影响制件淬火变形的主要因素

影响制件淬火变形的主要因素

1、钢的成分及原始组织：

①钢中的碳和合金元素多少均对淬火变形存在影响。对于碳含量而言：低碳钢淬火变形主要以热应力为主，小尺寸中碳钢以组织应力变形为主，大尺寸中碳钢以热应力变形为主，高碳钢以热应力变形为主。对于合金元素而言：低合金钢完全淬透为马氏体的情况下，通常以体积变形和组织应力起主要作用，而中心未淬透时，表层为马氏体组织，心部为屈氏体的情况下，变形则由组织应力和热应力综合作用；高碳高合金钢，因有大量合金碳化物，降低钢的导热性，易受热应力影响变形，可通过增加预热和采用不同淬火温度调节奥氏体中碳及合金元素含量，在缓慢介质中淬火来使变形量减小。

②钢的原始组织：材料原始组织的缺陷，如混晶、合金元素偏析、碳化物形态、大小和数量均会对淬火变形产生不利影响，可采用预备热处理正火+回火、球化退火等方式消除不良组织，预防淬火变形。

2、制件的尺寸和形状：

结构简单、单一、对称的制件变形较小，复杂、尺寸大、截面变化大、形状不对称的制件变形大，因为制件不同部位冷却的速度快慢不一致，冷却效果不均匀，组织转变存在时间差。防范措施：①在设计制件加工流程时，制件在热处理工序尽量避免复杂、尺寸大、截面变化大和形状不对称；②在冷却曲线不触碰到C曲线“鼻子”区域的情况下，尽量减缓冷却速度，也可在不影响制件性能的条件下亚温淬火，还可以采用分分级淬火或等温淬火。对于制件冷却不均的问题，可以采取“热补偿”、“局部热平衡”、“静油淬火”等方式。

3、热处理工艺：

①加热温度及加热速度：提高淬火温度一般会使制件变形增大，加热速度过快，直接导致形成热应力，引起制件变形。可采用下限淬火温度，缓慢的升温速度和适当的预热措施减小变形。

②淬火介质及冷却方式：淬火介质的冷却效果越好（导热性能越好），制件淬入后变形更大。在能获得相同组织和性能的条件下，尽量选择缓和的冷却介质。冷却方式对淬火变形也有很大影响。合理的冷却方式可以减小制件变形，降低马氏体点以上的冷却速度，可减小因热应力引起的变形；降低马氏体点以上的冷却速度，可减小因组织应力引起的变形。因此，可由单一的水冷、油冷改为分级淬火、等温淬火。

③回火的影响：回火时发生组织转变以及重新加热时钢的塑性增加，可以降低残余应力，可能减小淬火变形，但也有可能加剧制件的变形。可以根据实际情况，采用加压回火的方式减小零件变形。

4、残余应力：

热处理淬火前的机加、锻造、焊接、校直等对制件造成的残余应力，在淬火加热过程中，应力得到释放，也会引起制件的变形，可在淬火前进行消除应力回火处理，释放残余应力。

5、制件自身重量和装夹方式：

在零件奥氏体化保温过程中，制件因为自身重力作用和不合理的装夹方式导致变形，例如：长制件水平加热淬火，制件受重力作用更为明显。采取合理的装夹支撑方式，尽量竖直放置，减小重力作用。若必须横放时，则应在易引起制件变形的重心位置增加支撑，保障制件中心线处于水平位置。