钢件的淬火热处理变形与控制

钢的淬火缺陷及其防止措施1. 淬火工件的过热和过烧过热：工件在淬火加热时，由于温度过高或时间过长造成奥氏体晶粒粗大的缺陷。

由于过热不仅在淬火后得到粗大马氏体组织，而且易于引起淬火裂纹，因此，淬火过热的工件强度和韧性降低，易于产生脆性断裂。

轻微的过热可用延长回火时间补救。

严重的过热则需进行一次细化晶粒退火，然后再重新淬火。

过烧：淬火加热温度太高，使奥氏体晶界局部熔化或者发生氧化的现象。

过烧是严重的加热缺陷，工件一旦过烧无法补救，只能报废。

过烧的原因主要是设备失灵或操作不当造成的。

高速钢淬火温度高容易过烧，火焰炉加热局部温度过高也容易造成过烧。

2. 淬火加热时的氧化和脱碳淬火加热时，钢件与周围加热介质相互作用往往会产生氧化和脱碳等缺陷。

氧化使工件尺寸减小，表面光洁度降低，并严重影响淬火冷却速度，进而使淬火工件出现软点或硬度不足等新的缺陷。

工件表面脱碳会降低淬火后钢的表面硬度、耐磨性，并显著降低其疲劳强度。

因此，淬火加热时，在获得均匀化奥氏体时，必须注意防止氧化和脱碳现象。

在空气介质炉中加热时，防止氧化和脱碳最简单的方法是在炉子升温加热时向炉内加入无水分的木炭，以改变炉内气氛，减少氧化和脱碳。

此外，采用盐炉加热、用铸铁屑覆盖工件表面，或是在工件表面热涂硼酸等方法都可有效地防止或减少工件的氧化和脱碳。

3. 淬火时形成的内应力有两种情况：①工作在加热或冷却时，引起的热应力。

②由于热处理过程中各部位冷速的差异引起的相变应力。

当两力相复合超过钢的屈服强度时，工件就变形；当复合力超过钢的抗拉强度时，工件就开裂。

解决办法：①工件在加热炉中安放时，要尽量保证受热均匀，防止加热时变形；②对形状复杂或导热性差的高合金钢，应缓慢加热或多次预热，以减少加热中产生的热应力；③选择合适的淬火冷却介质和淬火方法，以减少冷却中热应力和相变应力。

但淬火不是最终热处理，为了消除淬火钢的残余内应力，得到不同强度、硬度和韧性配合的性能，需要配以不同温度的回火。

钢件热处理容易变形的温度
钢件在热处理过程中容易发生变形的温度取决于钢的成分、形
状和热处理方法。

一般来说，钢件在固溶处理和淬火过程中容易发
生变形。

固溶处理是将钢加热至其临界温度以上，使合金元素溶解
在固溶体中，而淬火则是迅速冷却钢件以形成马氏体组织。

具体来说，碳钢的固溶处理温度通常在700°C至950°C之间，而合金钢的固溶处理温度可能会更高，取决于合金元素的种类和含量。

在这些温度下，钢件在加热和冷却过程中可能会发生形变，尤
其是对于复杂形状的零件。

为了减少变形，可以采取一些措施，例如采用适当的夹具和支
撑结构来固定钢件形状，控制加热和冷却速度，以及在热处理后进
行适当的调质处理来减轻应力和稳定尺寸。

总之，钢件在热处理过程中容易发生变形的温度取决于多种因素，需要根据具体材料和工艺条件来进行综合考虑和控制。

影响淬火热处理变形的淬火是将钢件加热到临界温度以上,保温适当的时间,然后以大于临界冷却速度冷却,获得马氏体或贝氏体组织的热处理工艺,它是强化钢材的最重要的热处理方法。

大量重要的机器零件及各类刀具、刃具、量具等都离不开淬火处理。

需要淬火的工件,经过加热后,便放到一定的淬火介质中快速冷却。

但冷却过快，工件的体积收缩及组织转变都很剧烈，从而不可避免地引起很大的内应力，容易造成工件变形及开裂。

由于淬火变形影响因素非常复杂，导致变形控制十分棘手。

而采用校直办法纠正变形或通过加大磨削加工余量，都会增加成本，因此研究钢件淬火热处理变形的影响因素，提出防止变形的措施是提高产品质量、延长零部件使用寿命、提高经济效益的重要课题。

零件热处理变形原因分析1 热应力引起的变形钢件在加热和冷却过程中,将发生热胀冷缩的体积变化以及因组织转变时新旧相比容差而产生的体积改变。

零件加热到淬火温度时,屈服强度明显降低,塑性则大大提高。

当应力超过屈服强度时,就会产生塑性变形,如果造成应力集中，并超过了材料的强度极限,就会使零件淬裂。

导热性很差的高碳合金钢,如合金模具钢Cr12MoV、高速钢W18Cr4V之类的工具钢，淬火加热温度很高，如不采用多次预热和缓慢加热,不但会造成零件变形,而且会导致零件开裂而报废。

此外,铸钢件和锻件毛坯,如果表层存在着一层脱碳层,由于表层和心部导热性能不同,在淬火加热较快时,也会产生热应力而引起变形。

冷却时由于温差大,热应力是造成零件变形的主要原因。

2 组织应力引起的变形体积的变化往往与加热和冷却有关,因为它和钢的膨胀系数相关。

比容的变化导致零件尺寸和形状的变化。

组织应力的产生起源于体积的收缩和膨胀，没有体积的膨胀,就没有组织转变的不等时性,也就没有组织应力引起的变形，导致热处理变形的内应力是热应力和组织应力共同作用形成的复合应力，热应力和组织应力综合作用的结果是不定的,可能因冷却条件及淬火温度的不同而产生不同情况，淬火应力是由急冷急热应力及由组织转变不同时所引起的应力综合构成的。

如何解决淬火变形和淬火裂纹的问题淬火的定义与目的将钢加热到临界点Ac3（亚共析钢）或Ac1 （过共析钢）以上某一温度，保温一段时间，使之全部或部分奥氏体化，然后以大于临界淬火速度的速度冷却，使过冷奥氏体转变为马氏体或下贝氏体组织的热处理工艺称为淬火。

淬火的目的是使过冷奥氏体进行马氏体或贝氏体转变，得到马氏体或下贝氏体组织，然后配合以不同温度的回火，以大幅提高钢的强度、硬度、耐磨性、疲劳强度以及韧性等，从而满足各种机械零件和工具的不同使用要求。

也可以通过淬火满足某些特种钢材的铁磁性、耐蚀性等特殊的物理、化学性能。

钢件在有物态变化的淬火介质中冷却时，其冷却过出一般分为以下三个阶段：蒸汽膜阶段、沸腾阶段、对流阶段。

钢的^透性淬硬性和淬透性是表征钢材接受淬火能力大小的两项性能指标，它们也是选材、用材的重要依据。

1.淬硬性与淬透性的概念淬硬性是钢在理想条件下进行淬火硬化所能达到的最高硬度的能力。

决定钢淬硬性高低的主要因索是钢的含碳量，更确切地说是淬火加热时固溶在奥氏体中的含碳量，含碳量越离，钢的淬硬性也就越高。

而钢中合金元素对淬硬性的影响不大，但对钢的淬透性却有重大影响。

淬透性是指在规定条件下，决定钢材淬硬深度和硬度分布的特性。

即钢淬火时得到淬硬层深度大小的能力，它是钢材固有的一种属性。

淬透性实际上反映了钢在淬火时，奥氏体转变为马氏体的容易程度。

它主要和钢的过冷奥氏体的稳定性有关，或者说与钢的临界淬火冷却速度有关。

还应指出：必须把钢的淬透性和钢件在具体淬火条件下的有效淬硬深度区分开来。

钢的淬透性是钢材本身所固有的属性，它只取决于其本身的内部因素，而与外部因素无关；而钢的有效淬硬深度除取决于钢材的淬透性外，还与所采用的冷却介质、工件尺寸等外部因索有关，例如在同样奥氏体化的条件下，同一种钢的淬透性是相同的，但是水淬比油淬的有效淬硬深度大，小件比大件的有效淬硬深度大，这决不能说水淬比油淬的淬透性高。

也不能说小件比大件的淬透性高。

钢件热处理变形的原因总结
引起热处理变形的因素颇多，总括起来，基本上有三点：
1、固态相变时，各相质量体积的变化必然引起体积的变化，造成零件的胀与缩的尺寸变化；
2、热应力，包括急热热应力和急冷热应力，当它们超过零件在该温度下所具有的屈服极限时，将使零件产生塑性变形，造成零件的形状变化，即歪扭，或称为畸变；
3、组织应力也会引起形状的改变，即畸变。

一般说，淬火工件的变形总是由于以上的两种或三种因素综合作用的结果，但究竟哪一个因素对变形的影响较大，则需要具体情况作具体的分析。

总的来说，体积变化是由相变时比容的改变而引起的。

马氏体的质量体积比钢的其他组成相的质量体积要大，热处理时钢由其他组成相转化为马氏体时，必然引起体积的增加。

而奥氏体的质量体积要比钢的其他组织质量体积要小，在热处理时由其他组成相转变为奥氏体时，则引起体积的减小。

关于形状的变化，歪扭或称为畸变，主要是由于内应力或者外加应力作用的结果。

在加热、冷却过程中，因工件各个部位的温度有差别，相变在时间上有先后，有时发生的组织转变也不一致，而造成内应力。

这种内应力一旦超过了该温度下材料的屈服极限，就产生塑性变形，引起形状的改变。

此外工件内的冷加工残余应力在加热过程中的松弛，以及由于加热时受到较大的外加应力也会引起形状的变化。

在热处理时可能引起体积变化和形状变化的原因见下表。

表中“体积变化原因” 一栏未列入钢因热胀冷缩现象而产生的体积变化，钢由淬火加热温度到零下温度进行冷处理，均随温度的变化而有相应的体积变化，因热胀冷缩而引起的体积变化不均匀乃是热应力产生的原因，而且对变形有相当的影响。

热处理可能引起体积变化和形状变化的原因。

热处理变形产生的原因及控制方法学院：化学化工学院班级：09材料化学姓名：张怡群学号：090908050摘要：热处理变形是热处理过程中的主要缺陷之一，对于一些精密零件和工具、模具，常常会因为热处理变形超差而报废。

为此，本文对热处理变形产生的原因进行了阐述，并总结了减少和控制热处理变形的几种方法。

关键词：热处理变形、产生原因、控制方法前言：金属热处理是将金属工件在适当的温度下通过加热、保温和冷却等过程，使金属工件内部组织结构发生改变，从而改善材料力学、物理、化学性能的工艺。

热处理是改善金属工件性能的一种重要手段。

在工件制造中选取合适的材料后，为了达到工艺要求而经常采用热处理工艺，但是热处理除了具有积极作用外，在处理过程中也不可避免地会产生形变。

在实际生产中，热处理产生的变形，对后续工序的影响是至关重要的，有些贵重材料和一些机器中的重要零部件，因变形过大而导致报废。

钢件在热处理过程中由于钢中组织转变时比容变化所造成的体积膨胀，以及热处理所引起的塑性变形，使钢件体积及形状发生不同程度改变。

变形是热处理较难解决的问题，要完全不变形是不可能的，一般是把变形量控制在一定范围内。

正文：1热处理变形的原因在生产实际中，热处理变形的表现形式多种多样，有体积和尺寸的增大和收缩变形，也有弯曲、歪扭、翘曲等变形，就其产生的根源来说, 可分为内应力造成的应力塑性变形和比容变化引起的体积变形两大类。

(1) 内应力塑性变形热处理过程中加热冷却的不均匀和相变的不等时性, 都会产生内应力, 在一定塑性条件的配合下, 就会产生内应力塑性变形。

在加热和冷却过程中, 零件的内外层加热和冷却速度不同造成各处温度不一致,致使热胀冷缩的程度不同, 这样产生的应力变形叫热应力塑性变形。

在加热和冷却过程中, 零件的内部组织转变而发生的时间不同, 这样产生的应力变形叫组织应力变形塑性变形。

(2) 比容变形在热处理过程中, 各种相结构的组织比容不同,在相变时发生的体积和尺寸变化为比容变形。

淬火后钢件变形趋势-概述说明以及解释1.引言1.1 概述在钢件制造过程中，淬火是一种常见的热处理方法，通过快速冷却的方式改变钢件的组织结构和性能。

然而，在淬火过程中，钢件往往会出现一定程度的变形，这种变形现象对于钢件的质量和精度都会产生一定的影响。

因此，本文旨在探讨钢件在淬火后的变形趋势，分析变形的原因，并对影响钢件变形的因素进行讨论和展望，以期为钢件制造过程中的质量控制和工艺改进提供一定的参考和指导。

1.2 文章结构文章结构主要分为引言、正文和结论三个部分。

引言部分包括概述、文章结构和目的。

在概述中介绍了淬火过程中钢件的重要性，以及淬火后引起的变形问题。

文章结构部分主要是本篇长文的结构安排，包括各个部分的内容和顺序。

目的部分则是说明本篇长文的写作目的和意义。

正文部分包括钢件淬火过程、变形原因分析和变形趋势探讨。

在钢件淬火过程中，我们将介绍钢件淬火的基本流程和影响因素。

变形原因分析部分将对钢件淬火后出现变形的原因进行详细的分析和讨论。

而在变形趋势探讨中，我们将对不同条件下钢件变形的趋势进行深入探讨和分析。

结论部分包括总结、影响因素和展望。

在总结中对文章的主要内容和结论进行总结归纳。

影响因素部分将进一步分析淬火后钢件变形的影响因素。

展望部分将展望未来对钢件淬火变形问题的研究方向和发展趋势。

1.3 目的本文旨在研究钢件在淬火后的变形趋势，探讨钢件在淬火过程中可能出现的变形原因，并对变形趋势进行分析。

通过本文的研究，我们旨在深入了解钢件淬火后的变形规律，为工程师和生产人员提供参考，从而有效降低钢件淬火过程中的变形率，提高产品的质量和生产效率。

同时，我们也希望为相关领域的学术研究提供实用的理论支持和指导，推动该领域的进步和发展。

2.正文2.1 钢件淬火过程:钢件淬火是一种重要的热处理工艺，通过对钢件进行急冷处理，使其获得高强度和硬度。

通常情况下，淬火包括加热、保温和冷却三个阶段。

首先是加热阶段，钢件被置于均热炉中进行升温。

热处理淬火工艺过程中产生的缺陷热处理淬火工艺过程中产生的缺陷热处理淬火工艺过程中产生的缺陷1:淬火畸变与淬火裂纹:热处理过程中淬火畸变是不可避免的现象,只有超过规定公差或产生无法矫正时才构成废品,通过适当选择材料,改进结够设计,合理选择淬火,回火方法及规范等可有效的减小与控制淬火畸变,可采用冷热效直,热点校直和加热回火等加以休正。

裂纹是不可补救的淬火缺陷,只有采取积极的预防措施,如减小和控制淬火应力方向分布,同时控制原材料质量和正确的结构设计等。

2:氧化-脱碳-过热-过烧零件加热过程中,若不进行表面防护,将发生氧化脱碳等缺陷,其后果是表面淬硬性降低,达不到技术要求,或在零件表面形成网状裂纹,并严重降低零件外观质量,加大零件粗糙度,甚至超差,所以精加工零件淬火加热需要在保护气氛下或盐浴炉内进行,小批量可采用防氧化表面涂层加以防护。

过热导致淬火后形成粗大的马氏体组织将导致淬火裂纹形成或严重降低淬火件的冲击韧度,极易发生沿晶短裂,应当正确选择淬火加热温度,适当缩短保温时间,并严格控制炉温加以防止,出现的过热组织如有足够的加工余地余量可以重新退火,细化晶粒再次淬火返修。

过烧常发生在淬火高速钢中,其特点是产生了鱼骨状共晶莱氏体,过烧后使淬火钢严重脆性形成废品。

3:硬度不足淬火回火后硬度不足一般是由于淬火加热不足,表面脱碳,在高碳合金钢中淬火残余奥氏体过多,或回火不足造成的,在含CR轴承钢油淬时还经常发现表面淬火后硬度低于内层现象,这是逆淬现象,主要由于零件在淬火冷却时如果淬入了蒸汽膜期较长,特征温度低的油中,由于表面受蒸气膜的保护,孕化期比中心长,从而比心部更容易出现逆淬现象。

4:软点淬火零件出现的硬度不均匀叫软点,与硬度不足的主要区别是在零件表面上硬度有明显的忽高忽低现象,这种缺陷是由于原始组织过于粗大不均匀,(如有严重的组织偏析,存在大块状碳化物或大块自由铁素体)淬火介质被污染,零件表面有氧化皮或零件在淬火液中未能适当的运动,致使局部地区形成蒸气膜阻碍了冷却等因素,通过晶相分析并研解工艺执行情况,可以进一步判明究竟是什么原因造成废品。