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热处理变形的问题

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发布时间：2021-09-10
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【概要描述】一、淬火应变有尺寸变化和形状变化　　淬火应变(distortion)有尺寸变化，形状变化(变形)两种.所谓尺寸变化是淬火时相变引起膨胀或收缩所致的尺寸变化，主要是指伸长、缩短、变粗、变细等相似变形。变形主要是由零件的自重引起的下垂和由应力引起的形状走样，例如翘曲、弯曲、扭曲等非相似变形。　　当然，若尺寸发生变化，其形状也发生变化，所以分不清是尺寸变化还是变形也是常有的、尺寸变化和变形往往互相重叠出

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　　一、淬火应变有尺寸变化和形状变化

　　淬火应变( distortion )有尺寸变化，形状变化(变形)两种.所谓尺寸变化是淬火时相变引起膨胀或收缩所致的尺寸变化，主要是指伸长、缩短、变粗、变细等相似变形。变形主要是由零件的自重引起的下垂和由应力引起的形状走样，例如翘曲、弯曲、扭曲等非相似变形。

　　当然，若尺寸发生变化，其形状也发生变化，所以分不清是尺寸变化还是变形也是常有的、尺寸变化和变形往往互相重叠出现。用淬火应变进行形象化地表达最恰当。金属学上淬火应变的定义是:热处理后的零件所产生的应力总和趋向为零的状态。

　　淬火应变的出现涉及三个阶段：

　　①加热(基于内应力的消除) ；

　　②保温(自重下垂,即下垂弯曲)；

　　③冷却(基于不均匀的冷却和相变),这三阶段互相叠加最终导致零件的淬火应变.

　　二、关于尺于变化的6问

　　1.尺寸变化的原因是什么

　　通常尺寸变化是由组织变化引起的，即由相变引起的膨胀和收缩造成的。淬火生成马氏体时发生膨胀:而生成残余.奥氏体时发生收缩，而且有多少残余奥氏体就产生多少收缩。

　　进行回火时，一般是收缩，出现多次回火硬化的合金钢则为膨胀，另外，进行冷处理时由于残余奥氏体的马氏体化发生膨胀从而引起尺寸变化，这些组织的比容随着含碳量的增加而增加，含碳量越多，尺变化也越大。

　　2.材质和尺寸变化

　　由淬火引起的尺寸变化(淬火应变)随钢的材质不同而异。图3一2和图3--3给出了水淬和油淬所引起的尺寸变化与材质化学成分之间的关系。由图可知，P、Mo、Cr、C和Mn对尺寸变化影响很大，而Si和Ni对尺寸变化影响较小。量具刃具钢SKS3和SKS31(W -Cr-Mn工具钢)是淬火变形小的钢，甚至称为是不发生淬火应变的钢。

　　其次钢的塑性流线对淬火尺寸变化有很大影响，沿着塑性流线的方向,即在纵向上尺寸变化大;与纵向垂直的方向，即横向. 上尺寸变化小，因此取材时必须注意与其塑性流线方向一致。另外碳化物的线状偏析对尺寸变化也有影响。

　　3.淬火和尺寸变化

　　(1)仅由组织变化引起的尺寸变化

　　钢件进行淬火时，有各种组织变化。这些组织变化引起尺寸变化。当从奥氏体组织转化为马氏体组织时(完全淬火)零件的尺寸变化(膨胀)最大;当奥氏体组织转变为贝氏体组织时，尺寸变化约为上述的1/ 3;当其转为珠光体组织时(退火)约为上述的1/4。还有，由马氏体化而产生的膨胀随钢的含碳量的增加而增大。

　　(2)残余奥氏体的影响

　　由于淬火的作用，哪怕有少量奥氏体残留下来，也会相应地减少由膨胀所致的尺寸变化。因此，少量残余奥氏体的存在导致尺寸改变的减少。然而残余奧氏体的存在会使淬火硬度降低，在常温中放置会发生时效变形。

　　(3)未固溶碳化物的影响

　　在淬火加热时，碳化物固溶于奥氏体中越少;换言之，残余碳化物越多，尺寸变化就越小。残余碳化物本身如形态、种类的变化不引起体积变化,所以与尺寸变化毫无关系。

　　(4)冷处理的影响

　　施行冷处理时，残余奥氏体减少，马氏体增多,所以产生膨胀性尺寸变化。

　　4.回火和尺寸变化

　　(1)马氏体的分解

　　回火引起的马氏体分解，是造成收缩性尺寸变化的原因。该尺寸变化量随马氏体的含碳量而变化，马氏体的含碳量越高，尺寸变化越大。但是若以淬火前的状态为基准，经过淬火、回火后的综合尺寸变化最终仍然是膨张性的。　

　　(2)未固溶碳化物的影晌

　　如有未固溶碳化物的活,奥氏体的含碳量减少,且碳化物本身对尺寸变化无影响，所以间火第一段{ 200个以下的回火)的尺寸变化是收缩性的.

　　(3)残余奥氏体的影响.

　　如有残余奥氏体存在，回火引起的尺寸变化小;当回火温度在200℃以上，残余奥氏伴向贝氏体转化，造成膨胀性的尺寸变化。因此回火初期( 200℃以下),残余奥氏体使尺寸收缩。在该温度以上，升高回火温度，残余奥氏体的分解会造成膨胀性的尺寸变化。

　　5.合金钢的尺寸变化

　　合金钢内的碳化物中往往固溶特殊元素，但其比容可以说几乎不变。因此，对待合金钢的方法与上述方法相同。只不过残余奥氏体的量是按合金元素的种类和量的不同而变化的:还有碳化物的量也在变化。所以必须考虑尺寸变化。

　　6.如何减少尺寸变化

　　尺寸变化是淬火或回火后组织变化而引起的现象。因此完全消除尺寸变化是不可能的。只有依靠热处理方法减小它:

　　(1)膨胀是马氏体引起的:收缩是残余奥氏体引起的,

　　所以要减少马氏体的量和固溶于马氏体中的含碳量,还应使残余奥氏体的量增多，但是必须注意，残余奥氏体增多，会导致时效变形.

　　(2 )使未固溶碳化物(残余碳化物)增多。

　　(3)用马氏体以外的其它组织使钢硬化，其中最好是利用贝氏体组织。50%的贝氏体加50%的马氏体组织的钢既硬尺寸变化又小，因此便于尺寸控制.

　　(4)应该进行回火处理。

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