《钢的热处理内应力、变形和裂纹》的探讨（20）

伯龙马

      
       如题
     《钢的热处理内应力、变形和裂纹》的探讨（20）
       3. 工件的热处理变形
       3.1 工件淬火变形类型及特征
       工件的热处理变形是其缺陷之一。对于一些精密零件和工模具，常因变形需要耗费大量工时进行校正和修整，甚至由于变形超差而报废。因此，热处理变形一直是生产中的关键问题之一。
变形的形式仅是一种现象，其产生的实质有所不同。根据变形的特征及其产生的原因，可将热处理变形大致归纳为三种类型：翘曲变形、体积变形和时效变形，如下所述。
     （1）板件翘曲、轴件弯曲、套环椭圆、形状歪扭、角度改变   
产生翘曲变形的典型工件。其形成条件是：当受到某种应力（热应力、组织应力和外部机械应力等）作用时，其应力值超过材料在该状态下的屈服强度极限时，即会产生翘曲形式的塑性变形。
在生产实践中，工件承受的应力十分复杂，而且各种因素造成的应力状态也不一样。因此，翘曲变形是复杂应力综合作用的结果。
热处理时，使工件承受内应力以致发生翘曲变形的主要原因，通常有以下几方面：
      1）加热过快，造成工件各部分温度不均或内外温差过大；
      2）冷却过于激烈或不均，导致工件各截面温差过大；
     3）加热时的支撑或冷却时的夹持不当；
     4）各种机械加工所造成的残留内应力；
     5）材料内部组织结构不均匀造成的应力不平衡；
     6）工件结构形状复杂造成的应力不平衡；
     7）组织转变的各部不等时性，所引起的应力等。
翘曲变形是热处理过程最常见的一种形式。而且，在热处理的各个工序（正火、退火、淬火、回火以及各种化学热处理、表面热处理等）均可能发生。
     （2）体积变形——相变主导作用的结果
体积变形时，工件发生体积胀缩  形成条件为在淬火过程中，由于组织转变必然发生比体积变化，从而导致其产生体积胀缩现象，即“体积变形”。淬火时，钢的组织将发生奥氏体向马氏体转变，由于马氏体比体积较奥氏体比体积大。因此，淬火结果使体积增大。相反，淬火马氏体向回火马氏体或回火屈氏体转变时，因其比体积均比淬火马氏体比体积小，故引起体积缩小。
     （3）时效变形——时间作用的结果
简单零件发生胀缩；复杂零件发生翘曲。
时效变形是由于热处理后不稳定的组织（残余奥氏体和回火不充分的马氏体等）和较大的残余应力，在常温或零下温度长时间使用或存放，自发地逐渐发生转变，由此而产生的变形，即 “时效变形”。
时效变形的程度虽然很小，但对于精密零件和标准量具也是不允许的。因此，在生产实践中应极力防止这种变形。