热处理变形控制技巧

控制、减少并防止热处理变形，是生产中人们长期以来十分重视的问题。许多工厂的经验都证明，要达到上述目的，不仅需要在热处理工艺和操作方面采取有效措施，而且还要在零件生产的各个环节严格要求和合理配合，才能取得较好的效果。

1.材料的选择

冷却能力越强的冷却剂使钢件的冷却速度越不均匀，钢件越容易发生变形。所以，选择淬透性好的钢，并以油冷或空冷方式硬化，则变形小。如果钢件内部不需要淬硬时，选择淬透性低的钢仅将其表面层马氏体化，心部不淬硬，而达到减小变形的目的也是可以的。此外，如果采用高频感应淬火，一般变形较小，这多数适用于45钢。

马氏体的含碳量越高，体积变化和变形越大。因此可根据需要，选择低碳马氏体加弥散碳化物来提高硬度的钢种，同时有效地利用比体积小的残留奥氏体。但是在这种情况下通常硬度较低，且有时效变形问题。

具有纤维状组织或称为带状组织的钢在淬火时将出现方向性。退火后出现明显纤维状组织的低碳钢及低碳合金钢淬火，则沿着纤维方向尺寸伸长。模具钢和其他工具钢在延伸方向上呈现纤维状组织时，将难以均质化，淬火后仍然出现方向性。C、Cr含量高的工具钢如Cr12、Cr12MoV等在纤维方向的膨胀量大；9CrWMn钢中Cr的含量比较少，在垂直于纤维的方向上膨胀量大，其原因是在延伸方向上排列着许多碳化物。

2.冷却方式的选择

冷却方式对于淬火变形来说具有较大的影响。一般采用均匀冷却的方法。

相变引起的尺寸变化能够因钢材的合理选择而变小。但是，当钢种已选定时，则由此而产生的热处理尺寸变化是不可避免的。在实际淬火操作中，主要是因钢件各部位不同时发生相变而产生的变形、开裂及热歪扭。

为了尽量减小各部位马氏体化时间的不同，采用在出现托氏体组织附近的温度范围实行急冷，而在Ms点以下实行缓冷的方法较好。淬火冷却介质使用水时，则在Ms点以下冷却速度较大，导致变形很大。要在Ms点以下实行缓冷，最好采用油中淬火或空气中冷却。水中急冷后，在达到Ms点附近温度时即从水中取出工件，移入油中冷却或吹风冷却、空冷等，可以有效地控制变形。(www.xing528.com)

等温淬火或者分级淬火对于减轻变形尤其有效，同样，在等温淬火中有利于进行校正歪扭。

斜齿轮等零件由于要求齿面的精度，采用等温淬火也很难充分达到目的。对于这种零件要在压床上淬火。板弹簧在压床上淬火也能起到良好的效果。

高频感应淬火由于仅加热表面层，整体变形小是个优点。若能正确地支撑工件，使用稳定的高频加热装置，以一定量的水、一定的方向、一定的时间进行喷射淬火，则其产生的歪扭也是稳定的。但这时同样要注意被硬化表面应均匀地进行冷却。在高频感应淬火和火焰淬火中，可采用将零件在卡盘中固定约束淬火变形的方法，或是将非硬化部位浸泡在水中后再淬火的方法。

3.加热方式的选择

防止变形的途径主要是缓冷、缓热。加热速度太快，会因产生热应力而引起变形。因此，放慢加热速度，采用多次预热能收到良好效果。

另外，还应注意防止预热时产生的自重扭曲以及氧化、脱碳等现象发生。

在零件淬火加热前若存在残留应力也是有害的，如零件在加工过程中造成的残留应力等，应预先采取去应力退火措施。一般加热到500～600℃为宜，残留应力可减少到趋于零。