一、变形的原因

钢的变（biàn）形主要原因是（shì）钢中存在内应力或（huò）者外部施（shī）加的应力。内应力是因温度（dù）分布不均匀或者相变所（suǒ）致，残余应力也是原因（yīn）之（zhī）一。外应力引起的变形主要是由于工件自重（chóng）而造成的“塌陷（xiàn）”，在特殊情况（kuàng）下也应考（kǎo）虑碰撞被加热（rè）的工件，或（huò）者夹持工（gōng）具夹持（chí）所引起的凹（āo）陷等。变形包括弹性变形和（hé）塑性变形（xíng）两（liǎng）种。尺寸变化主要是基于（yú）组（zǔ）织转变，故表现出（chū）同样的（de）膨胀和收缩，但当工件上（shàng）有孔穴或（huò）者复杂（zá）形状工件，则将导致附加的（de）变形。如果淬火（huǒ）形成大量马氏体则发生膨胀，如果产生大（dà）量残余奥（ào）氏体则相（xiàng）应的要收缩（suō）。此外，回火时一般发（fā）生收缩，而出现二（èr）次硬（yìng）化现象的合金钢则（zé）发生膨（péng）胀，如果进行深（shēn）冷处理，则由（yóu）于残余（yú）奥氏体的马氏体化而进一步膨胀，这些组织的比容都随着含碳量的增加而增大（dà），故含碳（tàn）量增加也使尺寸变化量增大。

二、淬火（huǒ）变形的主要（yào）发生时段

1.加（jiā）热过程：工件（jiàn）在加热过程中，由于（yú）内应力逐渐释（shì）放而产（chǎn）生变（biàn）形（xíng）。

2.保温过（guò）程：以（yǐ）自重塌（tā）陷变形（xíng）为主，即塌陷弯曲（qǔ）。

3.冷却过程：由于不均匀冷却（què）和组织转（zhuǎn）变而至变形。

三、加热（rè）与（yǔ）变形

当加热大型工件时（shí），存在残余应力或者加热不均（jun1）匀，均可产生（shēng）变形。残余（yú）应力主要来源于加工过（guò）程。当存在这（zhè）些（xiē）应力时，由于随着温度的升高，钢的屈服强度逐渐（jiàn）下降，即使加热（rè）很均匀，很轻（qīng）微的应力也会导（dǎo）致变形。

　　一般（bān），工件的外缘部（bù）位（wèi）残余应力较高，当温度（dù）的上升从（cóng）外部开始进行（háng）时，外缘部位变形较大，残余应力引起（qǐ）的（de）变形包括弹性变形和（hé）塑性变（biàn）形两种。

　　加（jiā）热时产生的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（dà）、截面变化越大（dà），则（zé）加热变形越大。热应力（lì）取决于（yú）温（wēn）度的不均（jun1）匀分布程度和温度梯度，它们都（dōu）是导致热膨胀发（fā）生差（chà）异的原（yuán）因。如果热应（yīng）力高于材料的高温（wēn）屈（qū）服点，则引起塑（sù）性（xìng）变形，这种（zhǒng）塑性变形就表现为“变形”。

　　相（xiàng）变（biàn）应力主要源于相变的不等（děng）时性，即材料一部分发生（shēng）相变（biàn），而其它部分还未发生相变（biàn）时产生的。加热时材（cái）料的组织转变成奥（ào）氏体发（fā）生（shēng）体积收缩（suō）时（shí）可（kě）出现（xiàn）塑性变形。如果材料的各部分（fèn）同时发（fā）生相同的组织（zhī）转变，则不（bú）产生应力。为此，缓慢加（jiā）热可以适当降低加（jiā）热变形，zui好采用预热。

　　此外（wài），由于加热中（zhōng）因自重而出现（xiàn）“塌陷（xiàn）”变形的情况非（fēi）常多（duō），加（jiā）热温度越（yuè）高（gāo），加热时间越长（zhǎng），“塌陷”现象越（yuè）严重（chóng）。

四（sì）、冷却与变形

　　冷却不均时将产生热应力（lì）导致变形发生。因工件（jiàn）的外缘和内部存在冷却速度（dù）差（chà）异，该热应力是不可避免的，淬火情况（kuàng）下，热应（yīng）力与组织应力叠加，变形（xíng）更为复杂。加之组织的不均（jun1）匀、脱（tuō）碳等（děng），还会导致相变点出现差异，相（xiàng）变（biàn）的膨胀量也有所不（bú）同。

　　总之，“变形”是相变应力和热应力共同所致，但（dàn）并非全（quán）部应力（lì）都消耗（hào）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（yīng）力（lì）就是导（dǎo）致时效变形和时效裂纹的原因。

因冷（lěng）却而（ér）导致的（de）变形表现（xiàn）为以下几种形式：

1.件急冷初（chū）期，急冷的一侧凹陷，然后转为凸（tū）起，结果快冷的一（yī）面凸起，这种（zhǒng）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（lì）所引（yǐn）起（qǐ）的变形是（shì）钢料（liào）趋于（yú）球形化（huà），而由相变应（yīng）力所引起的变形则使之趋于绕线轴状。因此淬火冷却所致的（de）变形（xíng）表现为两（liǎng）者（zhě）的结合，按照淬火方式的不（bú）同，表现出不同的变形。

3. 仅对内孔（kǒng）部分淬火时，内孔（kǒng）收（shōu）缩（suō）。将（jiāng）整个环形工（gōng）件加热整体淬火时，其外径总（zǒng）是增大，而内径（jìng）则根据尺寸的不同时涨时缩（suō），一般内（nèi）径大时，内（nèi）孔涨大，内径小时，内孔收（shōu）缩

五（wǔ）、冷处理与（yǔ）变形

　　冷处理促进（jìn）马（mǎ）氏体转变（biàn），温度较（jiào）低，产生的变形比淬火冷却要小（xiǎo），但此（cǐ）时产生（shēng）的应力较（jiào）大，由于残余应力、相变应力和热应力等的叠加容易（yì）导（dǎo）致开（kāi）裂。

六、回火（huǒ）与变形

　　工（gōng）件在回火过程中由于内应力的（de）均匀化、减（jiǎn）小甚至消失，加上组织发（fā）生（shēng）变化（huà），变（biàn）形趋于（yú）减小（xiǎo），但同（tóng）时，一旦出现变形（xíng），也是很难矫正的。为了矫（jiǎo）正这种变形，多采用加压回火或喷丸硬化等（děng）方法。

七 、重复淬火与变形

　　通常情况（kuàng）下，一次淬（cuì）火后的工件未经过中间（jiān）退火而（ér）进行重复淬火，将增大变形。重（chóng）复（fù）淬火引起（qǐ）的变形（xíng），经过重复淬火，其变形累加而趋于球（qiú）状，容（róng）易产生龟裂（liè），但形状（zhuàng）相对（duì）稳定了，不再容易产生变形了，因此重复淬火前应增（zēng）加中（zhōng）间退火，重复淬火（huǒ）次数（shù）应小于（yú）等于2次（cì）（不含初次淬火）。

八、残余（yú）应力与变（biàn）形

　　加热过（guò）程中，在450℃左右，钢（gāng）由弹性体转变为塑性（xìng）体，因此很容易呈上升塑性变形。同时，残余应（yīng）力在约高于（yú）此温（wēn）度时也将因（yīn）再结晶而消失。因此，快（kuài）速加热时，由（yóu）于（yú）工件内（nèi）外（wài）部存在（zài）温度差，外（wài）部达到450℃变成了塑性区，受而（ér）内部温度较低处（chù）存在残（cán）余（yú）应力作用而发生变形，冷却后（hòu），该区域就是（shì）出（chū）现变（biàn）形的地方（fāng）。由（yóu）于实际（jì）生（shēng）产（chǎn）过程（chéng）中，很难实现均匀、缓慢加热，淬火前进行消除应力退火（huǒ）是（shì）非常重要的，除了通过加热消除应力（lì）外，对于（yú）大型零件采（cǎi）用（yòng）振动消除应力也是有效的。