一（yī）、变形的原（yuán）因（yīn）

钢（gāng）的变（biàn）形主（zhǔ）要原因是（shì）钢中（zhōng）存在内（nèi）应力或（huò）者外部施（shī）加的应力（lì）。内应（yīng）力（lì）是因温（wēn）度分布不均匀或者（zhě）相（xiàng）变（biàn）所致（zhì），残余应（yīng）力也（yě）是原因之一。外应力引起的变形主要是（shì）由于工件自重而造成的“塌陷”，在特殊情况下也应考虑碰撞被加热的工件，或（huò）者夹持工具夹持所引起的凹（āo）陷等。变形包括弹性变形和（hé）塑性变形两种。尺寸变（biàn）化主要是基于组织转（zhuǎn）变，故（gù）表现出同（tóng）样的膨胀和收缩，但当工（gōng）件上有孔穴或者复（fù）杂（zá）形状（zhuàng）工件，则将导致附加的变形。如果淬火形成大量马氏体则发生膨胀，如果产生大量残余奥氏体则相（xiàng）应的（de）要（yào）收（shōu）缩。此外，回火时（shí）一般发生收缩，而出（chū）现二（èr）次硬化现象的合（hé）金（jīn）钢则发（fā）生膨胀，如果（guǒ）进行深冷处（chù）理，则由于残余（yú）奥（ào）氏体的马氏（shì）体化而进一（yī）步膨胀，这些组织（zhī）的比（bǐ）容都随（suí）着（zhe）含碳量的增加而增大，故含（hán）碳量增加也使尺寸变化量增大。

二、淬火变形的主（zhǔ）要发生时段

1.加热过程：工件在加热（rè）过程中，由于内应（yīng）力逐渐释放而产生变形（xíng）。

2.保（bǎo）温过程：以（yǐ）自重塌（tā）陷变（biàn）形为主，即塌陷弯（wān）曲。

3.冷却过程：由于不均匀冷却和组织转变而至变形。

三、加热（rè）与变形

当加热大型工件时，存在残余（yú）应（yīng）力或者加（jiā）热不均匀，均可产生（shēng）变形。残余应力主要来源于（yú）加工（gōng）过程。当（dāng）存在这些应力时，由于随着温度的升高（gāo），钢（gāng）的屈服强度逐渐（jiàn）下降，即使加热很均匀，很轻微的应力也会导致变形。

　　一般，工件的外缘部位残余应力较高，当温度的上升从外部开始进行时（shí），外缘部位变形较（jiào）大，残（cán）余应力（lì）引起的变形包（bāo）括（kuò）弹（dàn）性（xìng）变形和塑性变形两种（zhǒng）。

　　加热时（shí）产生的热应力（lì）和想变应（yīng）力都是（shì）导致变形的（de）原因。加热速度越快、工件尺（chǐ）寸越大、截面变（biàn）化越大，则加热变形越大。热应力取决（jué）于温（wēn）度（dù）的不（bú）均匀分布程度和温度梯度，它（tā）们（men）都是导致热膨（péng）胀发生差异的原因（yīn）。如果热应力高（gāo）于材料的高温屈服点，则引起塑性变（biàn）形，这种塑性变形就（jiù）表现为（wéi）“变形”。

　　相变（biàn）应（yīng）力主要（yào）源于（yú）相（xiàng）变的不等时性，即材（cái）料（liào）一部分（fèn）发生（shēng）相变，而其（qí）它部（bù）分还未（wèi）发生相变时产生的。加热时材料的组织（zhī）转（zhuǎn）变成奥氏体发生（shēng）体积收缩时可出现塑性变形。如果（guǒ）材（cái）料（liào）的（de）各部分同（tóng）时发生（shēng）相同的组织转变（biàn），则不产生应力。为此，缓慢加热可以适当降低加热变形，zui好采用预热（rè）。

　　此外，由于加热中因自（zì）重而出现“塌陷”变形（xíng）的情况非（fēi）常（cháng）多，加热（rè）温度越高，加（jiā）热时间越长，“塌（tā）陷”现象越严重（chóng）。

四、冷却与变形

　　冷却不均时（shí）将产生热（rè）应力导（dǎo）致变形发生。因工件的外（wài）缘和内部存在（zài）冷却速度差异，该热应力是不可避免的，淬火情况下，热应力与组（zǔ）织应力叠加，变形更为复杂。加之组织的不均（jun1）匀（yún）、脱（tuō）碳等，还会导致相变点出（chū）现差（chà）异，相变的膨胀（zhàng）量也有所不（bú）同。

　　总之，“变（biàn）形”是相变应力和热应力共同所致，但并非全部（bù）应（yīng）力都消（xiāo）耗在变形上，而是一部分作为残余应力存在于工件中（zhōng），这种应力就是导致时（shí）效变形和（hé）时（shí）效裂纹（wén）的原因。

因冷却而（ér）导致的变形表现为以下几种（zhǒng）形式：

1.件急冷初期，急冷的一侧凹陷，然后转为凸（tū）起，结果快冷的（de）一面（miàn）凸起，这种情（qíng）况属于热应力（lì）引起的变形大于相变引（yǐn）起的变形（xíng）。

2.由热（rè）应力所引（yǐn）起（qǐ）的变形是钢料趋于球形化（huà），而由相变应力（lì）所引起的变（biàn）形则使之趋于绕线轴状。因此淬火冷却所致的变形表现为两者的结合，按照淬火方式的不同，表现出不同（tóng）的（de）变形（xíng）。

3. 仅对（duì）内孔部分（fèn）淬（cuì）火时，内孔（kǒng）收缩。将整（zhěng）个环形工件（jiàn）加热（rè）整体淬（cuì）火时，其外径总是增大（dà），而内径则根（gēn）据尺寸的不同（tóng）时涨时缩，一般内（nèi）径（jìng）大时，内孔涨大，内径小时，内孔（kǒng）收（shōu）缩

五、冷（lěng）处理与变形（xíng）

　　冷处理促进（jìn）马氏（shì）体转变，温度较低，产生（shēng）的变形比淬火冷却要小，但此（cǐ）时产生的应力较大，由于残（cán）余应力、相（xiàng）变（biàn）应力和热应力等的叠加容易导致开裂。

六、回火与变形

　　工件在回火过程中由于（yú）内应力的均匀化、减（jiǎn）小甚至消（xiāo）失，加（jiā）上组织（zhī）发生变化，变形趋于（yú）减小，但（dàn）同时，一旦出（chū）现变形，也是很难矫正的。为了矫正（zhèng）这种变形，多采用加压回火或喷丸硬化等方法。

七 、重复淬火与变形

　　通常情况下，一次淬火后的工件未经过中间退火而进行重复淬火，将增大变（biàn）形（xíng）。重复淬（cuì）火引起的变形，经过重复淬火，其变形（xíng）累加而趋于球状，容易（yì）产（chǎn）生龟裂，但形状（zhuàng）相对稳定了，不再容易产（chǎn）生变形（xíng）了，因此（cǐ）重（chóng）复淬火（huǒ）前应增（zēng）加中（zhōng）间（jiān）退（tuì）火，重复（fù）淬火次数应小（xiǎo）于等于2次（不（bú）含初次（cì）淬火）。

八、残余应（yīng）力（lì）与变形

　　加热过程中，在450℃左右，钢由弹性（xìng）体转变（biàn）为塑性体，因（yīn）此（cǐ）很容（róng）易呈上升塑（sù）性变形。同时，残（cán）余应力在约高于此（cǐ）温度时也将（jiāng）因再结晶而消失。因此，快（kuài）速加热时，由于工（gōng）件内（nèi）外部（bù）存在温（wēn）度差，外部达到（dào）450℃变成了塑性区（qū），受而内（nèi）部（bù）温度较低处存（cún）在残（cán）余应（yīng）力作（zuò）用而发生变形，冷（lěng）却（què）后，该区域就是出现变形的地方。由于实（shí）际生产过程中，很难实现均匀、缓慢加（jiā）热，淬火前（qián）进行消除（chú）应力退火是非（fēi）常重（chóng）要的，除了通过（guò）加热消除（chú）应（yīng）力外（wài），对于大型零件采用（yòng）振动消除应（yīng）力（lì）也是有效的。