一、变形的原因

钢的变形主要原（yuán）因是钢中存在内应（yīng）力或者外部施加的（de）应力。内应力（lì）是因温（wēn）度分（fèn）布不均（jun1）匀或者相变所（suǒ）致，残（cán）余（yú）应力也是原（yuán）因之一。外应（yīng）力引起的（de）变形主（zhǔ）要是由于工件（jiàn）自重而造（zào）成的（de）“塌陷”，在特殊情况下也（yě）应考虑碰撞被（bèi）加（jiā）热的（de）工件，或者夹持工具（jù）夹（jiá）持所引起的凹（āo）陷（xiàn）等。变形包括弹性变形和塑性变形两种。尺寸（cùn）变化主（zhǔ）要是（shì）基于组织转变，故表现出同样的膨胀和收缩，但当工（gōng）件上有孔穴或者复杂形状工件，则将导（dǎo）致附加的变形。如果（guǒ）淬火形成大量马氏体则发生膨胀，如果产生大量残（cán）余奥氏体则相应的要（yào）收缩。此（cǐ）外，回火（huǒ）时一般（bān）发生（shēng）收（shōu）缩，而出现二次硬化（huà）现象（xiàng）的合金钢则发（fā）生膨胀，如（rú）果进行深冷处理，则（zé）由于残余奥氏体的马氏体化而（ér）进一（yī）步膨胀，这些组织的（de）比容都（dōu）随（suí）着含碳（tàn）量的增加而（ér）增（zēng）大，故含碳量增加（jiā）也使尺寸（cùn）变化量增大。

二、淬火变形的（de）主要发生（shēng）时段

1.加热过程：工件在加热（rè）过程中，由于内应力逐渐释放而产生变形。

2.保（bǎo）温过程：以自重塌陷变形为主，即塌陷弯曲。

3.冷却过（guò）程（chéng）：由于（yú）不均匀冷却（què）和组织转（zhuǎn）变（biàn）而至变形（xíng）。

三、加热与变形

当加（jiā）热大型（xíng）工件时，存在残余应力或者加（jiā）热不均匀，均可（kě）产生变形。残余（yú）应力（lì）主要来源于加工过程。当存在（zài）这些应力时，由于随着温度（dù）的升高，钢的（de）屈服强度逐渐下降，即使（shǐ）加热很均（jun1）匀（yún），很轻微的应力也（yě）会导（dǎo）致变形（xíng）。

　　一（yī）般，工（gōng）件的外（wài）缘（yuán）部位残余应力较（jiào）高，当温度的上（shàng）升从外部开始进行时，外缘（yuán）部位变形（xíng）较大（dà），残余（yú）应力引（yǐn）起的变形包括弹性变形和塑性（xìng）变形两种。

　　加热（rè）时产生的（de）热应力和想变应力都是导致变形的原因。加热速度越快、工件尺寸越大、截面（miàn）变化越大，则加热变形越大。热应力取决于温（wēn）度（dù）的不均匀分布（bù）程度和温（wēn）度梯度，它们都是导致热膨（péng）胀（zhàng）发生差异的原（yuán）因。如果（guǒ）热应力高于材料的高（gāo）温屈服点，则引起塑性（xìng）变形（xíng），这种（zhǒng）塑性变形就表（biǎo）现为“变形”。

　　相变（biàn）应力主（zhǔ）要（yào）源于相变的不（bú）等（děng）时性（xìng），即（jí）材料（liào）一（yī）部（bù）分发生相变，而其它部分（fèn）还未（wèi）发生（shēng）相变时产生的。加热时材料的组织转变成奥氏（shì）体发生体积（jī）收（shōu）缩时可出现塑性变形。如（rú）果材料的各部分同（tóng）时（shí）发（fā）生相同（tóng）的组织转变，则（zé）不产（chǎn）生应力（lì）。为（wéi）此，缓慢加（jiā）热可（kě）以适（shì）当降低加热变形，zui好采用预热。

　　此外，由于（yú）加热中因自重而出现“塌陷”变形的情（qíng）况非常多（duō），加（jiā）热温度越高，加（jiā）热（rè）时间越长，“塌陷”现象越严重。

四、冷（lěng）却与变形

　　冷却不（bú）均时将产（chǎn）生热应（yīng）力导致变形发（fā）生。因工件（jiàn）的外缘和内部（bù）存在冷却速度差（chà）异（yì），该热应（yīng）力是不可避（bì）免的，淬（cuì）火情况下，热应力与组织应力叠加，变形更为复杂。加之组（zǔ）织的（de）不均（jun1）匀、脱碳等，还会导致相变（biàn）点出现（xiàn）差异（yì），相变的（de）膨（péng）胀量也有（yǒu）所不（bú）同。

　　总之，“变形”是相变应力和热应力共同所致，但（dàn）并非全部应力都消耗在变（biàn）形上（shàng），而是（shì）一部分作为残（cán）余应力（lì）存（cún）在于工件中，这种应（yīng）力就是导致时效变形（xíng）和时效裂纹的原因。

因冷却而导致的变形表现为以（yǐ）下几种形式：

1.件急冷（lěng）初期，急冷的（de）一侧凹陷，然后转为凸起，结果快冷的一面（miàn）凸起（qǐ），这种情况属于热应力引起的变形大（dà）于相变（biàn）引起的变形（xíng）。

2.由热（rè）应力（lì）所引起的变形是钢料趋（qū）于（yú）球形化，而由相变应力所引起的变形则使之趋于绕线轴状（zhuàng）。因此淬火冷却所致的变形表现为两者的（de）结合，按照淬火方式的不同，表（biǎo）现出不同的变形。

3. 仅对内孔（kǒng）部分淬火时，内孔收缩。将（jiāng）整个（gè）环（huán）形工（gōng）件加热整体淬火时，其外径总是增（zēng）大，而（ér）内径则根据尺寸的不同时（shí）涨时缩，一般内径（jìng）大时（shí），内孔涨大，内（nèi）径小时，内（nèi）孔收（shōu）缩

五、冷处理与（yǔ）变形

　　冷处理促进（jìn）马氏（shì）体转变（biàn），温度较低，产生（shēng）的变形比淬火冷却要小，但此时（shí）产生的应力（lì）较大（dà），由（yóu）于残余应力、相变（biàn）应力和热应（yīng）力等（děng）的（de）叠加容易导（dǎo）致开（kāi）裂。

六、回火与（yǔ）变形

　　工件在回火（huǒ）过（guò）程中由于内应力的均匀化、减小甚至消失（shī），加上组织发（fā）生变化（huà），变形（xíng）趋于减小，但同（tóng）时，一旦（dàn）出现（xiàn）变形，也是很难矫正的。为（wéi）了矫正（zhèng）这种变形，多采用加压回火或喷丸硬化等方法。

七 、重复淬（cuì）火与变（biàn）形

　　通（tōng）常（cháng）情况下，一（yī）次淬火后的工件未经过中（zhōng）间退火而（ér）进（jìn）行重（chóng）复淬火（huǒ），将（jiāng）增大变（biàn）形。重复淬火（huǒ）引起的变形，经过（guò）重复（fù）淬火，其变形累加而趋于（yú）球状，容易产生龟裂，但形状相对稳（wěn）定了，不再容易产生（shēng）变（biàn）形了（le），因此重（chóng）复淬火前应增加中间退火，重（chóng）复淬火次数应小于等于（yú）2次（不含初（chū）次淬火）。

八、残余（yú）应力与变形

　　加热过程（chéng）中，在（zài）450℃左右，钢由弹性体转（zhuǎn）变为塑性体，因（yīn）此很容易呈上升塑性变形。同时，残余应力在约高于此温度时也将（jiāng）因再结晶而消失。因此，快速加热时，由（yóu）于工（gōng）件内外（wài）部存在（zài）温度差（chà），外部（bù）达到（dào）450℃变成（chéng）了塑性区，受而内部温度（dù）较低（dī）处存在残余应（yīng）力作用而发生变形，冷却后（hòu），该区域（yù）就是出现变形的地方。由于实际生产过程中，很难实现均匀、缓慢加热，淬火（huǒ）前（qián）进（jìn）行消除（chú）应力退火是非（fēi）常重要的，除了通过（guò）加热消除应力外，对于大型零件采（cǎi）用振动消除应力也是有效的。