一、变形的原因

钢的变形主要原因是钢中存（cún）在（zài）内应力或者外部施加的应力。内应力（lì）是因温度（dù）分布不（bú）均匀（yún）或者相变所（suǒ）致，残余应力也是原因之（zhī）一。外应力（lì）引起的变形（xíng）主要是由于（yú）工件自重而造成的“塌陷”，在（zài）特（tè）殊情（qíng）况下也应（yīng）考虑碰撞被加热的工件，或者夹持工具夹持所引起的凹陷等（děng）。变形（xíng）包括（kuò）弹性变形和（hé）塑性变形两种。尺（chǐ）寸变（biàn）化主要是基于组织转变（biàn），故表现出同样的（de）膨胀和收缩，但当（dāng）工件上有孔穴或（huò）者（zhě）复杂形状工件，则将（jiāng）导致附加的（de）变（biàn）形。如果淬（cuì）火形成大量马氏体则（zé）发生膨（péng）胀，如果产（chǎn）生大量（liàng）残余奥（ào）氏体则相应的要收缩。此（cǐ）外，回火时一般发生收缩（suō），而出现二次硬化现象的合金钢（gāng）则发生膨胀，如果（guǒ）进行（háng）深（shēn）冷处理，则由于残余奥氏体（tǐ）的马氏体化而进一步膨（péng）胀（zhàng），这些（xiē）组织的（de）比容都随着含碳量（liàng）的（de）增加而增大（dà），故（gù）含碳（tàn）量增加也使尺寸变化（huà）量（liàng）增大。

二、淬火变形的主要发生时段

1.加热过程：工件在加热过程中，由于内应力逐渐释放而（ér）产（chǎn）生变形。

2.保温过程（chéng）：以自重塌陷（xiàn）变（biàn）形为主，即（jí）塌陷弯曲（qǔ）。

3.冷却过程（chéng）：由于不（bú）均匀冷却（què）和组织转变而至变形。

三、加热与变形

当（dāng）加（jiā）热大型工（gōng）件时（shí），存在（zài）残余应力或者加热不均匀，均可产生变形。残余应力主（zhǔ）要来源（yuán）于加（jiā）工过程。当存（cún）在这些应力时（shí），由于随着温度的升高，钢的屈服强度逐渐下降，即使加热很均（jun1）匀，很轻微的（de）应（yīng）力也会导致变（biàn）形。

　　一般，工件的外缘部（bù）位残余应力较高，当（dāng）温度的上升从外（wài）部开（kāi）始进行时，外缘部位变形较大，残余（yú）应力引起的变形包括弹性变形和塑性变形两种。

　　加（jiā）热时产生的热应（yīng）力和（hé）想变应力都（dōu）是导致（zhì）变（biàn）形的原因。加热速度越快、工件尺寸越（yuè）大、截面变化越大（dà），则加热（rè）变形（xíng）越大。热应力取决于温度（dù）的不均（jun1）匀分（fèn）布程度和温度（dù）梯度，它们都是导致热膨胀发生差异的（de）原因。如果热应力高（gāo）于（yú）材料的（de）高温（wēn）屈服点，则引起塑性变形，这种塑性变形就表现为“变形（xíng）”。

　　相变应力（lì）主要源（yuán）于相变的不等（děng）时性，即材料一部（bù）分（fèn）发生相（xiàng）变（biàn），而其它部分还未发生相变时产生的。加热时材料（liào）的组织（zhī）转变成（chéng）奥氏体发（fā）生体积（jī）收缩（suō）时可（kě）出现塑性变（biàn）形。如果材料的（de）各（gè）部分同时发生相同的组织转变，则不产生应力。为（wéi）此，缓慢加热（rè）可以适（shì）当降（jiàng）低加热变（biàn）形，zui好采用预热。

　　此（cǐ）外，由于加热中因自（zì）重而出现“塌陷”变形的情（qíng）况非常多，加热温（wēn）度（dù）越（yuè）高（gāo），加热时间越长，“塌陷”现象越严重。

四、冷却与变形（xíng）

　　冷却不均时将产生热应（yīng）力导致变形发生。因工件的外（wài）缘和（hé）内部存在冷却（què）速度差异，该热应力是不（bú）可（kě）避免的，淬火情况下，热应力（lì）与组织应力叠（dié）加（jiā），变形更（gèng）为复（fù）杂。加之（zhī）组织的不均匀、脱碳等，还会（huì）导致相变点出现差异，相变的膨胀量（liàng）也有所不同（tóng）。

　　总之，“变形”是相变应力和热应力共同所致，但并非全部应力都消（xiāo）耗在变形上，而（ér）是一（yī）部分（fèn）作为残余应力存在（zài）于工件（jiàn）中，这（zhè）种应力就是导致时效（xiào）变（biàn）形和（hé）时效（xiào）裂纹（wén）的原（yuán）因。

因冷却而（ér）导致（zhì）的变形表现为以（yǐ）下几种形式：

1.件急冷（lěng）初期（qī），急冷的一（yī）侧（cè）凹陷，然后转为凸起，结果（guǒ）快冷的一面凸起，这种情况属于热应力引起的变形大于相变引起（qǐ）的变形。

2.由热应力所引起的变（biàn）形是钢料趋（qū）于球形（xíng）化（huà），而由（yóu）相变应力（lì）所引起的变（biàn）形（xíng）则使之趋于（yú）绕线轴状。因此淬火冷（lěng）却（què）所（suǒ）致的变形表现为两者的结合，按照淬火方式的不同，表现出不同的变形。

3. 仅对内孔部分淬火时，内孔收（shōu）缩。将整个环形工件加（jiā）热整体淬火时，其外径总是增大，而内径则根据尺寸的（de）不同时涨时缩，一般内径（jìng）大时，内孔（kǒng）涨大，内（nèi）径小时，内（nèi）孔收缩（suō）

五（wǔ）、冷处理与变形

　　冷（lěng）处理促进（jìn）马氏体转变，温度（dù）较低，产生的变形比淬火冷却（què）要小，但（dàn）此（cǐ）时（shí）产生的应力较大，由于残（cán）余（yú）应力（lì）、相变应力和热（rè）应力（lì）等的叠（dié）加容易导致开（kāi）裂。

六（liù）、回火与（yǔ）变形

　　工件在回火过程中由于内应力的均匀化、减小（xiǎo）甚（shèn）至消失，加上组织发（fā）生（shēng）变化，变形趋（qū）于减小，但同（tóng）时，一旦出现变（biàn）形，也是（shì）很难（nán）矫正的。为了（le）矫正这种变形，多（duō）采（cǎi）用加压回火或（huò）喷丸硬化等（děng）方法。

七（qī） 、重复淬（cuì）火（huǒ）与变形

　　通常情（qíng）况下，一次淬火（huǒ）后的工件未（wèi）经过中间退（tuì）火（huǒ）而（ér）进行重复淬火，将增大变形。重复淬火引起的变形，经过重（chóng）复淬（cuì）火，其变形累加（jiā）而（ér）趋于（yú）球状（zhuàng），容易产生龟裂（liè），但形状（zhuàng）相对稳定了，不再容易产生变形了，因此重复淬火前应（yīng）增（zēng）加中间退火（huǒ），重复淬火次（cì）数应小于等于2次（不含初次淬火）。

八、残余应力与变（biàn）形

　　加热（rè）过程中，在450℃左（zuǒ）右，钢由弹性体转（zhuǎn）变为塑性体，因（yīn）此（cǐ）很容（róng）易呈上（shàng）升塑性（xìng）变形。同时，残（cán）余应力在约（yuē）高于此温度时也将因再结晶（jīng）而消失。因此，快速加热时，由于（yú）工件内（nèi）外部（bù）存（cún）在（zài）温度差，外部达到450℃变成了（le）塑性区，受而内（nèi）部温度较（jiào）低处存在残余应力（lì）作（zuò）用而发生变形，冷却后，该区域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（huǎn）慢加热，淬火前进行消除（chú）应力退火是非常重要（yào）的（de），除了（le）通过加热消除应力外，对于大型（xíng）零件采用振动消除应（yīng）力也是有效的。