一、变形的原（yuán）因

钢的变形主要原因是（shì）钢中存（cún）在内应力（lì）或者外（wài）部施加（jiā）的（de）应力。内应力是因温度分布不均匀或（huò）者相变所致，残余应力也是原因之一。外应力引起的变形主要是由于工件自重而造成的“塌陷（xiàn）”，在特（tè）殊（shū）情况下也应考（kǎo）虑碰撞被（bèi）加热的工件，或者夹持工具夹持所引（yǐn）起的凹陷等。变形包括弹性变形和（hé）塑性变形两种。尺寸变化（huà）主要是（shì）基于组织转变，故表现出同样（yàng）的（de）膨胀和收缩，但当工件上有孔（kǒng）穴或者（zhě）复杂形状工件（jiàn），则将导致附加的变形。如果淬火形成大（dà）量马氏体则（zé）发生膨胀，如果（guǒ）产生大量（liàng）残余奥氏体则（zé）相应的要（yào）收缩。此外，回火时一般发生收缩，而出现二次硬化现象的合金钢（gāng）则发（fā）生膨胀，如果进（jìn）行深冷处理，则（zé）由（yóu）于残余（yú）奥氏（shì）体的马氏（shì）体化而进一步膨胀，这些组织的（de）比（bǐ）容都随着含（hán）碳量的增（zēng）加而增大（dà），故含碳（tàn）量增加也（yě）使（shǐ）尺寸变化量增（zēng）大。

二、淬火（huǒ）变形的主要发（fā）生（shēng）时段

1.加热过程：工件在加热过程中，由于（yú）内应力逐（zhú）渐释放而产生变形。

2.保温过（guò）程：以自重（chóng）塌陷变（biàn）形为（wéi）主，即塌陷（xiàn）弯（wān）曲。

3.冷（lěng）却过程：由（yóu）于不均（jun1）匀冷却和组织转变而至（zhì）变形。

三、加热与变形

当加热大型工件时，存在残余应（yīng）力或者（zhě）加热不（bú）均（jun1）匀，均可产（chǎn）生变形。残余应（yīng）力主要来（lái）源于（yú）加工过程（chéng）。当存在（zài）这些应力时（shí），由（yóu）于（yú）随着（zhe）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）应力也会导致变形。

　　一般（bān），工件的外缘部位残余应力较高（gāo），当温度的上升（shēng）从外（wài）部开始进行时，外缘部位变（biàn）形较大，残余应力（lì）引起的（de）变（biàn）形包括弹（dàn）性变（biàn）形和塑（sù）性变形（xíng）两（liǎng）种。

　　加热时产生的热应力和想变应力都是导致变形的（de）原因（yīn）。加热（rè）速（sù）度越快、工件尺寸越大、截面变化（huà）越（yuè）大（dà），则加热变形（xíng）越大。热应（yīng）力取决于（yú）温度的（de）不均（jun1）匀分布程（chéng）度和温度梯度（dù），它们都是导致热膨胀发生差异的原因（yīn）。如果热（rè）应力高于（yú）材料的高（gāo）温（wēn）屈服点，则引起塑性变形，这种塑性（xìng）变形就表现为（wéi）“变形”。

　　相（xiàng）变应力主要源于（yú）相变（biàn）的不等时性（xìng），即材料一部分发（fā）生相变，而其它部（bù）分还未（wèi）发（fā）生相变时产生的。加热时材料的组织转（zhuǎn）变（biàn）成奥氏体发生（shēng）体积收缩时可出现塑性变（biàn）形。如果材料的各部分同时发生（shēng）相同的（de）组织转变，则不产（chǎn）生（shēng）应力。为此（cǐ），缓慢（màn）加热可以适（shì）当降低加热变形，zui好采用（yòng）预热。

　　此（cǐ）外，由于加热中因（yīn）自重（chóng）而出现“塌（tā）陷”变形的情况非（fēi）常多（duō），加（jiā）热温度越高，加热（rè）时间越长（zhǎng），“塌陷（xiàn）”现象越（yuè）严重。

四（sì）、冷却（què）与变形（xíng）

　　冷却（què）不均时（shí）将产生热应力导致（zhì）变形（xíng）发生。因（yīn）工件的外（wài）缘（yuán）和内部存（cún）在冷却速度差异，该（gāi）热应力是不可避免的，淬火情况下，热应力（lì）与组织应力叠加，变形更为复杂（zá）。加之组（zǔ）织（zhī）的不均匀、脱碳等，还会导致相变点出现差异，相变（biàn）的膨胀量（liàng）也有所不同。

　　总之，“变（biàn）形”是相变应（yīng）力和热应力共同所（suǒ）致，但并非全部（bù）应（yīng）力（lì）都消耗在（zài）变（biàn）形上，而是一部分作（zuò）为残余应力存在于工件中，这种（zhǒng）应力就是导致时效变形和时（shí）效裂纹的（de）原因。

因（yīn）冷却而（ér）导致（zhì）的变形表现为（wéi）以下几种（zhǒng）形式：

1.件急（jí）冷初期（qī），急（jí）冷的一侧凹陷，然后（hòu）转为凸起，结果快冷的一面凸起，这种情况属（shǔ）于热（rè）应力引起的变形大于相变引起的变（biàn）形（xíng）。

2.由热（rè）应力所引（yǐn）起的变形是（shì）钢料趋于球形化，而由相变应力所引起的变形（xíng）则使之趋于绕线轴状。因此淬（cuì）火（huǒ）冷（lěng）却所（suǒ）致的变形表现为两者的结合，按照淬火（huǒ）方式（shì）的不同，表（biǎo）现（xiàn）出不（bú）同的变形。

3. 仅对（duì）内孔部分淬火时，内孔收缩。将整个环形（xíng）工件加热整体淬火时，其外径总是增大，而内径（jìng）则根（gēn）据（jù）尺寸的不同（tóng）时涨（zhǎng）时缩，一般内径大时（shí），内（nèi）孔涨大（dà），内径（jìng）小时（shí），内孔收缩（suō）

五、冷处理（lǐ）与变形

　　冷处理促进马氏（shì）体转变，温度较低，产生的变形比淬火（huǒ）冷（lěng）却要小，但此时产生的应力较（jiào）大，由（yóu）于残（cán）余应（yīng）力、相变应力和热应（yīng）力等的（de）叠加容易导致开（kāi）裂。

六、回火与变形

　　工件在回火过程中由（yóu）于内应（yīng）力的（de）均匀化（huà）、减（jiǎn）小甚至消失，加上组（zǔ）织发（fā）生变化（huà），变形（xíng）趋于减小，但同时，一旦出现变形，也是很难矫正的（de）。为了矫正这种（zhǒng）变形，多采用加压回火或喷丸硬化等方法。

七 、重复（fù）淬火与变（biàn）形

　　通常情况下，一次淬（cuì）火后的工件未经过中间（jiān）退火而进行（háng）重复淬（cuì）火，将增大变形。重复淬火引起的变形，经（jīng）过重复淬火，其变形累加而趋于球状，容（róng）易产生龟（guī）裂，但形状相（xiàng）对稳（wěn）定了（le），不再容（róng）易产生变形了，因（yīn）此重（chóng）复（fù）淬（cuì）火前应增加中间退火，重复淬火次数应小于等于2次（不含初次淬（cuì）火）。

八、残余应力与变形

　　加热过程中，在（zài）450℃左右，钢由弹性体转变为塑（sù）性体，因此（cǐ）很容易呈上升塑性变（biàn）形。同时，残余应力在约高于此温（wēn）度时（shí）也将因再结晶而消失。因此，快速（sù）加热时，由于（yú）工件（jiàn）内外部存在温度（dù）差，外部达到450℃变成了塑性（xìng）区，受而（ér）内部温度较（jiào）低处存在残余应力（lì）作用而发生变（biàn）形，冷却后，该区域就是出现变形的地方。由于实际生（shēng）产过（guò）程中，很难（nán）实现均匀、缓慢加热（rè），淬火前进行消除（chú）应力退火是（shì）非常重要的，除了通（tōng）过（guò）加热消（xiāo）除应力外，对（duì）于大型（xíng）零件采（cǎi）用振动消除应力也是有效的（de）。