热处理应力及其影响
热处理工艺对金属结构件的应力和变形控制
热处理工艺对金属结构件的应力和变形控制热处理工艺是指通过控制金属结构件的温度和时间来改变其组织结构和性能的一种工艺。
在金属加工过程中，常常会产生应力和变形问题，特别是在加热和冷却过程中。
热处理工艺可以通过控制加热和冷却的速率、温度和时间等参数来有效地控制金属结构件的应力和变形。
在热处理工艺中，应力和变形是不可避免的问题。
当金属结构件被加热至高温时，会发生热胀冷缩现象，这会导致金属结构件发生应力和变形。
应力和变形的程度取决于金属的热膨胀系数和形状，以及温度变化的速率。
为了控制金属结构件的应力和变形，热处理工艺需要根据金属的性质和加工要求，合理地选择加热和冷却的条件来控制金属的温度变化。
在热处理工艺中，控制加热速率和温度是控制金属结构件应力和变形的关键。
一般来说，快速加热可以减少热胀冷缩引起的应力和变形，但过快的加热速率也会导致金属结构件的温度不均匀，引起热应力集中，从而产生应力和变形。
因此，在控制加热速率时需要考虑金属的热传导性质和加热设备的性能，以确保金属结构件的温度分布均匀。
另外，控制冷却速率和温度也是关键的工艺参数。
过快的冷却速率会导致金属结构件的应力和变形增大，因为快速冷却会使金属结构件的表面和内部温度差异加大，并产生相应的应力。
因此，在选择冷却方法时需要根据金属的热导率和冷却设备的性能来进行合理的选择。
同时，在冷却过程中，可以通过控制冷却介质的温度来控制金属结构件的冷却速率，从而控制应力和变形。
热处理工艺对金属结构件的应力和变形控制具有重要意义。
首先，合理的热处理工艺可以降低金属结构件的应力和变形，提高其工作性能和使用寿命。
其次，热处理工艺可以改善金属结构件的内部组织结构，提高其强度、硬度和耐磨性等性能。
最后，热处理工艺可以实现金属结构件的尺寸精度控制，满足加工要求。
总之，热处理工艺对金属结构件的应力和变形控制具有重要意义。
通过合理选择加热和冷却的条件，可以降低金属的应力和变形，提高其性能和使用寿命。
热处理过程中材料的应力的变化
热处理过程中材料的应力的变化热处理是改变金属和合金的物理性质和力学性能，以改善材料的性能、结构和外观等，通常是热处理工厂中的一种常见技术。
热处理过程中，材料的应力会出现很大的变化，这些变化可能会影响材料的性能。
因此，了解热处理过程中材料应力的变化是很重要的。
二、材料的凝固过程中应力的变化1、凝固过程中应力的变化凝固是热处理过程中的关键环节，也是凝固过程中应力变化最大的环节。
在凝固过程中，首先，由于金属液体的凝固扩散性，质量等守恒，因此可能会出现金属晶体生长与晶体的结晶扩散的竞争，导致金属晶体温度下降速率减缓。
其次，由于受到不同温度的作用，金属晶体在温度下降过程中也会受到不同的外部作用，从而产生应力，这种应力在金属凝固过程中会随着温度的降低而减小。
再者，在凝固过程中，金属的晶格结构会随着温度的降低而发生变化，从而产生晶粒尺寸的变化，这种变化也会对金属的应力有一定的影响。
2、发热过程中应力的变化在发热过程中，金属会从室温快速加热，而金属的晶格结构会发生变化，从而导致原子间的间距发生变化，从而产生应力。
当金属温度升高到某一个温度后，由于金属晶体的晶格减低，因而可以使金属进入晶体状态，从而释放已经产生的应力，这种释放的效果越强，金属的应力就越小。
三、冷却过程中应力的变化在冷却过程中，金属的温度会逐渐降低，而金属的晶格结构也会随着温度的降低而变化，从而导致金属间隔的变化，进而产生应力。
随着温度的降低，金属的晶体结构也会随着温度的降低而发生变化，从而产生应力，这种应力会随着温度的降低而增加。
最后，当冷却到室温后，金属的晶体结构会停止变化，应力也会随之稳定，凝固而成的金属晶体结构也会得到稳定。
四、结论热处理过程中材料的应力是比较复杂的，它会随着温度的改变而发生变化，并且会随着热处理工艺的不同而有所不同。
凝固过程中应力的变化最为明显，应力会随着温度的下降而减小；在发热过程中，应力会随着温度的提升而增加；在冷却过程中，应力会随着温度的下降而增加，直到达到室温后稳定下来。
热处理后的残余应力及其影响作用
热处理后的残余应力及其影响作用热处理残余应力是指工件经热处理后最终残存下来的应力,对工件的形状,尺寸和性能都有极为重要的影响。
当它超过材料的屈服强度时,便引起工件的变形,超过材料的强度极限时就会使工件开裂,这是它有害的一面,应当减少和消除。
但在一定条件下控制应力使之合理分布,就可以提高零件的机械性能和使用寿命,变有害为有利。
分析钢在热处理过程中应力的分布和变化规律,使之合理分布对提高产品质量有着深远的实际意义。
例如关于表层残余压应力的合理分布对零件使用寿命的影响问题已经引起了人们的广泛重视。
一、钢的热处理应力工件在加热和冷却过程中,由于表层和心部的冷却速度和时间的不一致,形成温差，就会导致体积膨胀和收缩不均而产生应力,即热应力。
在热应力的作用下,由于表层开始温度低于心部,收缩也大于心部而使心部受拉,当冷却结束时，由于心部最后冷却体积收缩不能自由进行而使表层受压心部受拉。
即在热应力的作用下最终使工件表层受压而心部受拉。
这种现象受到冷却速度,材料成分和热处理工艺等因素的影响。
当冷却速度愈快,含碳量和合金成分愈高,冷却过程中在热应力作用下产生的不均匀塑性变形愈大,最后形成的残余应力就愈大。
另一方面钢在热处理过程中由于组织的变化即奥氏体向马氏体转变时,因比容的增大会伴随工件体积的膨胀,工件各部位先后相变，造成体积长大不一致而产生组织应力。
组织应力变化的最终结果是表层受拉应力,心部受压应力,恰好与热应力相反。
组织应力的大小与工件在马氏体相变区的冷却速度,形状,材料的化学成分等因素有关。
实践证明,任何工件在热处理过程中,只要有相变,热应力和组织应力都会发生。
只不过热应力在组织转变以前就已经产生了，而组织应力则是在组织转变过程中产生的,在整个冷却过程中,热应力与组织应力综合作用的结果,就是工件中实际存在的应力。
这两种应力综合作用的结果是十分复杂的,受着许多因素的影响,如成分、形状、热处理工艺等。
就其发展过程来说只有两种类型,即热应力和组织应力,作用方向相反时二者抵消,作用方向相同时二者相互迭加。
热处理 残余应力
热处理残余应力热处理是一种常见的金属加工工艺，它通过加热和冷却的方式，改变材料的组织结构和性能，从而达到增强材料硬度、强度和韧性等目的。
然而，在热处理过程中，由于温度变化、热应力、冷却速率等因素的影响，材料内部会产生残余应力，这种应力可能会对材料的性能和使用寿命产生不利影响。
本文将从热处理残余应力的形成机理、影响因素、测试方法和解决措施等方面进行探讨。
一、热处理残余应力的形成机理热处理残余应力是指在材料经过热处理后，由于内部温度变化不均匀、热应力和冷却速率等因素的影响，导致材料内部产生的一种应力状态。
这种应力不会消失，而是会一直存在于材料内部，直到外力作用下才会释放。
其形成机理主要包括以下几个方面：1. 热膨胀效应在热处理过程中，材料内部温度升高，导致材料体积膨胀，形成内部应力。
当材料冷却时，由于内部温度不均匀，不同部位的膨胀程度也不同，从而产生残余应力。
2. 热应力效应当材料被加热时，由于不同部位的温度升高速度不同，导致不同部位的线膨胀系数不同，从而产生热应力。
当材料冷却时，由于内部温度分布不均匀，这种应力会转化为残余应力。
3. 冷却速率效应在热处理过程中，冷却速率也会影响材料的残余应力。
当冷却速率较快时，材料内部的热应力会更大，残余应力也会更大。
二、热处理残余应力的影响因素热处理残余应力的大小和分布情况受多种因素的影响，主要包括以下几个方面：1. 材料的性质不同材料的热膨胀系数、热导率、热容等性质不同，这些性质会影响材料在热处理过程中的温度分布和残余应力大小。
2. 热处理工艺参数热处理工艺参数，如加热温度、保温时间、冷却速率等，会影响材料的温度分布和残余应力大小。
3. 加工工艺材料在加工过程中可能会产生残余应力，这些应力可能会在热处理过程中被激发，从而增加热处理残余应力的大小。
4. 热处理设备热处理设备的性能和精度也会影响热处理残余应力的大小和分布情况。
三、热处理残余应力的测试方法热处理残余应力的测试方法主要包括以下几种：1. X射线衍射法X射线衍射法可以通过测量材料中的晶格应变来计算残余应力大小和分布情况。
铍青铜的热处理及热处理的应力和影响
铍青铜的热处理铍青铜是一种用途极广的沉淀硬化型合金。
经固溶及时效处理后，强度可达1250-1500MPa(1250-1500公斤)。
其热处理特点是：固溶处理后具有良好的塑性，可进行冷加工变形。
但再进行时效处理后，却具有极好的弹性极限，同时硬度、强度也得到提高。
（1）铍青铜的固溶处理一般固溶处理的加热温度在780-820℃之间，对用作弹性元件的材料，采用760-780℃，主要是防止晶粒粗大影响强度。
固溶处理炉温均匀度应严格控制在±5℃。
保温时间一般可按1小时/25mm计算，铍青铜在空气或氧化性气氛中进行固溶加热处理时，表面会形成氧化膜。
虽然对时效强化后的力学性能影响不大，但会影响其冷加工时工模具的使用寿命。
为避免氧化应在真空炉或氨分解、惰性气体、还原性气氛（如氢气、一氧化碳等）中加热，从而获得光亮的热处理效果。
此外，还要注意尽量缩短转移时间（此淬水时），否则会影响时效后的机械性能。
薄形材料不得超过3秒,一般零件不超过5秒。
淬火介质一般采用水（无加热的要求），当然形状复杂的零件为了避免变形也可采用油。
（2）铍青铜的时效处理铍青铜的时效温度与Be的含量有关，含Be小于2.1%的合金均宜进行时效处理。
对于Be大于 1.7%的合金，最佳时效温度为300-330℃，保温时间1-3小时（根据零件形状及厚度）。
Be低于0.5%的高导电性电极合金，由于溶点升高，最佳时效温度为450-480℃，保温时间1-3小时。
近年来还发展出了双级和多级时效，即先在高温短时时效，而后在低温下长时间保温时效，这样做的优点是性能提高但变形量减小。
为了提高铍青铜时效后的尺寸精度，可采用夹具夹持进行时效，有时还可采用两段分开时效处理。
（3）铍青铜的去应力处理铍青铜去应力退火温度为150-200℃，保温时间1-1.5小时，可用于消除因金属切削加工、校直处理、冷成形等产生的残余应力，稳定零件在长期使用时的形状及尺寸精度。
热处理应力及其影响热处理残余力是指工件经热处理后最终残存下来的应力,对工件的形状,&127;尺寸和性能都有极为重要的影响。
金属热处理基础知识金属热处理是将金属工件放在一定的介质中加热
金属热处理基础知识金属热处理是将金属工件放在一定的介质中加热到适宜的温度，并在此温度中保持一定时间后，又以不同速度冷却的一种工艺。
1．金属组织金属：具有不透明、金属光泽良好的导热和导电性并且其导电能力随温度的增高而减小，富有延性和展性等特性的物质。
金属内部原子具有规律性排列的固体（即晶体）。
合金：由两种或两种以上金属或金属与非金属组成，具有金属特性的物质。
相：合金中成份、结构、性能相同的组成部分。
固溶体：是一个（或几个）组元的原子（化合物）溶入另一个组元的晶格中，而仍保持另一组元的晶格类型的固态金属晶体，固溶体分间隙固溶体和置换固溶体两种。
固溶强化：由于溶质原子进入溶剂晶格的间隙或结点，使晶格发生畸变，使固溶体硬度和强度升高，这种现象叫固溶强化现象。
化合物：合金组元间发生化合作用，生成一种具有金属性能的新的晶体固态结构。
机械混合物：由两种晶体结构而组成的合金组成物，虽然是两面种晶体，却是一种组成成分，具有独立的机械性能。
铁素体：碳在a-Fe（体心立方结构的铁）中的间隙固溶体。
奥氏体：碳在g-Fe（面心立方结构的铁）中的间隙固溶体。
渗碳体：碳和铁形成的稳定化合物（Fe3c）。
珠光体：铁素体和渗碳体组成的机械混合物（F+Fe3c 含碳0.8%）莱氏体：渗碳体和奥氏体组成的机械混合物（含碳4.3%）金属热处理是机械制造中的重要工艺之一，与其它加工工艺相比，热处理一般不改变工件的形状和整体的化学成分，而是通过改变工件内部的显微组织，或改变工件表面的化学成分，赋予或改善工件的使用性能。
其特点是改善工件的内在质量，而这一般不是肉眼所能看到的。
为使金属工件具有所需要的力学性能、物理性能和化学性能，除合理选用材料和各种成形工艺外，热处理工艺往往是必不可少的。
钢铁是机械工业中应用最广的材料，钢铁显微组织复杂，可以通过热处理予以控制，所以钢铁的热处理是金属热处理的主要内容。
另外，铝、铜、镁、钛等及其合金也都可以通过热处理改变其力学、物理和化学性能，以获得不同的使用性能。
淬火热应力
淬火热应力一、引言淬火热应力是指在金属材料淬火过程中由于快速冷却而产生的内部应力。
淬火是一种常见的金属热处理方法，通过将金属材料加热至一定温度后迅速冷却，以改变其组织结构和性能。
然而，淬火过程中会产生大量的热应力，如果不加以控制和处理，就会对材料的性能和使用寿命造成不利影响。
二、淬火热应力的产生原因淬火热应力的产生主要与材料的热胀冷缩性质有关。
在淬火过程中，金属材料由于快速冷却，会导致表层迅速收缩，而内部尚未迅速冷却的部分仍然保持较高温度，因此会产生温度梯度。
由于金属材料的热胀冷缩性质，温度梯度会导致材料表层产生压缩应力，而内部产生拉伸应力。
这种内部应力的不平衡会导致金属材料出现变形、开裂等问题。
三、淬火热应力的影响1. 力学性能：淬火热应力会导致金属材料的力学性能发生改变。
由于内部应力的存在，材料的强度、硬度和韧性等性能指标可能会发生变化，甚至出现不均匀性。
这对于需要高强度和高硬度的零部件来说是不可接受的。
2. 变形和裂纹：淬火热应力会导致金属材料产生变形和裂纹。
特别是对于大尺寸和复杂形状的零部件来说，由于热应力的不均匀分布，会导致局部应力集中，从而引起裂纹的产生。
这会降低零部件的强度和使用寿命，甚至导致零部件失效。
3. 内部组织和性能：淬火热应力还会对金属材料的内部组织和性能产生影响。
由于受到应力的影响，材料的晶粒尺寸、晶界形态和相变行为等都可能发生改变。
这可能导致材料的硬度、韧性、疲劳寿命等性能指标发生不利变化。
四、淬火热应力的控制方法为了有效控制淬火热应力，保证材料的性能和使用寿命，可以采取以下几种方法：1. 适当选择冷却介质：不同的冷却介质具有不同的冷却速率，可以通过选择合适的冷却介质来控制淬火过程中的冷却速率，从而减小热应力的产生。
2. 采用预淬火处理：预淬火处理是在正式淬火之前，先进行一次较为缓慢的冷却处理。
这可以减小淬火过程中的温度梯度，减少热应力的产生。
3. 采用温度梯度控制淬火：通过控制淬火过程中的温度梯度分布，可以减小热应力的产生。
热处理淬火应力及其分布的影响因素
工件淬火时，热应力和组织应力都将在同一工件中发生，绝大多数情况下还同时发生。
例如普通钢件淬火时，从加热温度冷却至Ms点以前产生热应力，继续冷却时，热应力继续发生变化；但与此同时，由于发生奥氏体向马氏体转变，则还产生组织应力，因此，在实际工件上产生的应力应为热应力与组织应力这二者叠加的结果。
而热应力与组织应力二者的变化规律恰好相反，因此如何恰当利用其彼此相反的特性，以减少变形、开裂，是很重要的。
影响淬火应力的因素:1、含碳量的影响钢中含碳量增加，马氏体比体积增大，淬火后组织应力应增加。
但钢中（溶入奥氏体中）含碳量增加，使Ms下降，淬火后残余奥氏体量增加，因而组织应力下降。
综合这两方面的相反作用效果，随着含碳量增加，热应力作用逐渐减弱，组织应力逐渐增强。
随着含碳量的增加，表面压应力值逐渐减小，拉应力值逐渐增大，而且拉应力值的位置越来越靠近表面。
此外，随着含碳量的增加，孪晶型马氏体数量增多，马氏体生长过程中有裂纹存在，这些均将导致增大高碳钢淬裂倾向性。
2、合金元素的影响钢中加入合金元素后，其热导率下降，导致热应力和组织应力增加。
多数合金元素使Ms下降，这使热应力作用增强。
凡增加钢的淬透性的合金元素，在工件没有完全淬透的情况下，有增强组织应力的作用。
3、工件尺寸的影响工件尺寸大小对内应力分布的影响，有以下两种情况。
（1）完全淬透的情况。
工件尺寸大小主要影响淬火冷却过程中截面的温差，特别是在高温区工件表面与淬火介质温度差大，冷却快，而工件尺寸越大中心部位热量向表面的传导越慢，因而工件尺寸越大对高温区的温差影响越大。
因此可以推知，当工件直径较小时，温差较小，热应力作用较小，应力特征主要为组织应力型；而直径较大时，使高温区的温差影响突出，热应力作用增强，因而工件淬火应力变成热应力型。
（2）不完全淬透情况。
在工件没有完全淬透的情况下，除了前述的热应力和组织应力外，尚因表面淬硬部位是马氏体，未淬硬部位是非马氏体而产生组织不同情况。
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热处理应力及其影响热处理残余力就是指工件经热处理后最终残存下来得应力，对工件得形状, ;尺寸与性能都有极为重要得影响。
当它超过材料得屈服强度时， ;便引起工件得变形,超过材料得强度极限时就会使工件开裂,这就是它有害得一面,应当减少与消除。
但在一定条件下控制应力使之合理分布,就可以提高零件得机械性能与使用寿命,变有害为有利。
分析钢在热处理过程中应力得分布与变化规律,使之合理分布对提高产品质量有着深远得实际意义.例如关于表层残余压应力得合理分布对零件使用寿命得影响问题已经引起了人们得广泛重视。
一、钢得热处理应力工件在加热与冷却过程中，由于表层与心部得冷却速度与时间得不一致,形成温差,就会导致体积膨胀与收缩不均而产生应力,即热应力。
在热应力得作用下,由于表层开始温度低于心部,收缩也大于心部而使心部受拉,当冷却结束时,由于心部最后冷却体积收缩不能自由进行而使表层受压心部受拉。
即在热应力得作用下最终使工件表层受压而心部受拉。
这种现象受到冷却速度,材料成分与热处理工艺等因素得影响。
当冷却速度愈快，含碳量与合金成分愈高,冷却过程中在热应力作用下产生得不均匀塑性变形愈大,最后形成得残余应力就愈大。
另一方面钢在热处理过程中由于组织得变化即奥氏体向马氏体转变时,因比容得增大会伴随工件体积得膨胀，；工件各部位先后相变，造成体积长大不一致而产生组织应力。
组织应力变化得最终结果就是表层受拉应力，心部受压应力，恰好与热应力相反。
组织应力得大小与工件在马氏体相变区得冷却速度,形状，材料得化学成分等因素有关. 实践证明,任何工件在热处理过程中， ;只要有相变，热应力与组织应力都会发生. ;只不过热应力在组织转变以前就已经产生了,而组织应力则就是在组织转变过程中产生得,在整个冷却过程中，热应力与组织应力综合作用得结果, ;就就是工件中实际存在得应力。
这两种应力综合作用得结果就是十分复杂得,受着许多因素得影响,如成分、形状、热处理工艺等。
就其发展过程来说只有两种类型,即热应力与组织应力,作用方向相反时二者抵消,作用方向相同时二者相互迭加。
不管就是相互抵消还就是相互迭加,两个应力应有一个占主导因素，热应力占主导地位时得作用结果就是工件心部受拉，表面受压。
；组织应力占主导地位时得作用结果就是工件心部受压表面受拉。
二、热处理应力对淬火裂纹得影响ﻫ存在于淬火件不同部位上能引起应力集中得因素（包括冶金缺陷在内),对淬火裂纹得产生都有促进作用,但只有在拉应力场内（;尤其就是在最大拉应力下)才会表现出来， ;若在压应力场内并无促裂作用。
淬火冷却速度就是一个能影响淬火质量并决定残余应力得重要因素，也就是一个能对淬火裂纹赋于重要乃至决定性影响得因素。
为了达到淬火得目得，通常必须加速零件在高温段内得冷却速度,并使之超过钢得临界淬火冷却速度才能得到马氏体组织。
就残余应力而论,这样做由于能增加抵消组织应力作用得热应力值，故能减少工件表面上得拉应力而达到抑制纵裂得目得。
其效果将随高温冷却速度得加快而增大。
而且，在能淬透得情况下，截面尺寸越大得工件,虽然实际冷却速度更缓,开裂得危险性却反而愈大。
这一切都就是由于这类钢得热应力随尺寸得增大实际冷却速度减慢，热应力减小， ;组织应力随尺寸得增大而增加，最后形成以组织应力为主得拉应力作用在工件表面得作用特点造成得。
并与冷却愈慢应力愈小得传统观念大相径庭.对这类钢件而言,在正常条件下淬火得高淬透性钢件中只能形成纵裂.避免淬裂得可靠原则就是设法尽量减小截面内外马氏体转变得不等时性。
仅仅实行马氏体转变区内得缓冷却不足以预防纵裂得形成.一般情况下只能产生在非淬透性件中得弧裂，虽以整体快速冷却为必要得形成条件，可就是它得真正形成原因,却不在快速冷却(包括马氏体转变区内)本身,而就是淬火件局部位置（由几何结构决定),在高温临界温度区内得冷却速度显著减缓，因而没有淬硬所致 ;.产生在大型非淬透性件中得横断与纵劈,就是由以热应力为主要成份得残余拉应力作用在淬火件中心 ;，而在淬火件末淬硬得截面中心处,首先形成裂纹并由内往外扩展而造成得。
为了避免这类裂纹产生,往往使用水—-油双液淬火工艺。
在此工艺中实施高温段内得快速冷却，目得仅仅在于确保外层金属得到马氏体组织, ;而从内应力得角度来瞧,这时快冷有害无益。
其次,冷却后期缓冷得目得,主要不就是为了降低马氏体相变得膨胀速度与组织应力值,而在于尽量减小截面温差与截面中心部位金属得收缩速度,从而达到减小应力值与最终抑制淬裂得目得.ﻫ三、残余压应力对工件得影响ﻫ渗碳表面强化作为提高工件得疲劳强度得方法应用得很广泛得原因。
一方面就是由于它能有效得增加工件表面得强度与硬度,提高工件得耐磨性,另一方面就是渗碳能有效得改善工件得应力分布,在工件表面层获得较大得残余压应力, ;提高工件得疲劳强度。
如果在渗碳后再进行等温淬火将会增加表层残余压应力，使疲劳强度得到进一步得提高．有人对35SiＭn2MｏＶ钢渗碳后进行等温淬火与渗碳后淬火低温回火得残余应力进行过测试其热处理工艺残余应力值(kｇ/ｍｍ２)渗碳后８80-900度盐浴加热,２60度等温40分钟ﻫ-6５渗碳后880—900度盐浴加热淬火,2６0度等温90分钟—18渗碳后880-900度盐浴加热,260度等温40分钟,260度回火90分钟ﻫ—3８表1、35SiMｎ2MoV钢渗碳等温淬火与渗碳低温回火后得残余应力值ﻫ从表1得测试结果可以瞧出等温淬火比通常得淬火低温回火工艺具有更高得表面残余压应力。
等温淬火后即使进行低温回火，其表面残余压应力，也比淬火后低温回火高.因此可以得出这样一个结论，即渗碳后等温淬火比通常得渗碳淬火低温回火获得得表面残余压应力更高，从表面层残余压应力对疲劳抗力得有利影响得观点来瞧,渗碳等温淬火工艺就是提高渗碳件疲劳强度得有效方法。
渗碳淬火工艺为什么能获得表层残余压应力?渗碳等温淬火为什么能获得更大得表层残余压应力?其主要原因有两个:一个原因就是表层高碳马氏体比容比心部低碳马氏体得比容大,淬火后表层体积膨胀大，而心部低碳马氏体体积膨胀小,制约了表层得自由膨胀, ；造成表层受压心部受拉得应力状态。
而另一个更重要得原因就是高碳过冷奥氏体向马氏体转变得开始转变温度(Ms),比心部含碳量低得过冷奥氏体向马氏体转变得开始温度(Ms)低。
这就就是说在淬火过程中往往就是心部首先产生马氏体转变引起心部体积膨胀，并获得强化，而表面还末冷却到其对应得马氏体开始转变点（Ms)，故仍处于过冷奥氏体状态, ;具有良好得塑性，不会对心部马氏体转变得体积膨胀起严重得压制作用。
随着淬火冷却温度得不断下降使表层温度降到该处得(Ｍs)点以下,表层产生马氏体转变,引起表层体积得膨胀。
但心部此时早已转变为马氏体而强化,所以心部对表层得体积膨胀将会起很大得压制作用,使表层获得残余压应力。
；而在渗碳后进行等温淬火时,当等温温度在渗碳层得马氏体开始转变温度(Ｍｓ)以上，心部得马氏体开始转变温度( ；Ｍs）点以下得适当温度等温淬火,比连续冷却淬火更能保证这种转变得先后顺序得特点（ ;即保证表层马氏体转变仅仅产生于等温后得冷却过程中)．；当然渗碳后等温淬火得等温温度与等温时间对表层残余应力得大小有很大得影响。
有人对35SiMn２MoV钢试样渗碳后在2６０℃与320℃等温40 ；分钟后得表面残余应力进行过测试，其结果如表2。
由表2可知在260℃行动等温比在３２0℃等温得表面残余应力要高出一倍多可见表面残余应力状态对渗碳等温淬火得等温温度就是很敏感得。
不仅等温温度对表面残余压应力状态有影响，而且等温时间也有一定得影响.有人对35ＳiMn2Ｖ钢在3１0℃等温2分钟,10分钟,9０分钟得残余应力进行过测试。
2分钟后残余压应力为—20kg/mm,10分钟后为—60kg/ｍm,60分钟后为—80kg／mm,6０分钟后再延长等温时间残余应力变化不大。
从上面得讨论表明,渗碳层与心部马氏体转变得先后顺序对表层残余应力得大小有重要影响。
渗碳后得等温淬火对进一步提高零件得疲劳寿命具有普遍意义。
此外能降低表层马氏体开始转变温度(Ms）点得表面化学热处理如渗碳、氮化、氰化等都为造成表层残余压应力提供了条件,如高碳钢得氮化－—淬火工艺,由于表层, ;氮含量得提高而降低了表层马氏体开始转变点(Ms），淬火后获得了较高得表层残余压应力使疲劳寿命得到提高.又如氰化工艺往往比渗碳具有更高得疲劳强度与使用寿命,也就是因氮含量得增加可获得比渗碳更高得表面残余压应力之故。
此外, ;从获得表层残余压应力得合理分布得观点来瞧,单一得表面强化工艺不容易获得理想得表层残余压应力分布,而复合得表面强化工艺则可以有效得改善表层残余应力得分布.如渗碳淬火得残余应力一般在表面压应力较低，最大压应力则出现在离表面一定深度处，而且残余压力层较厚。
氮化后得表面残余压应力很高，但残余压应力层很溥,往里急剧下降。
如果采用渗碳－- ;氮化复合强化工艺，则可获得更合理得应力分布状态。
;因此表面复合强化工艺,如渗碳--氮化，渗碳-— ;高频淬火等,都就是值得重视得方向。
ﻫ根据上述讨论可得出以下结论;１、热处理过程中产生得应力就是不可避免得,而且往往就是有害得 ;。
但我们可以控制热处理工艺尽量使应力分布合理，就可将其有害程度降低到最低限度,甚至变有害为有利。
ﻫ2、当热应力占主导地位时应力分布为心部受拉表面受压,当组织应力占主导地时应力分布为心部受压表面受拉。
3、在高淬透性钢件中易形成纵裂，在非淬透性工件中往往形成弧裂，在大型非淬透工件中容易形成横断与纵劈.４、渗碳使表层马氏体开始转变温度(Ms）点下降，可导至淬火时马氏体转变顺序颠倒，心部首先发生马氏体转变而后才波及到表面,可获得表层残余压应力而提高抗疲劳强度。
5、渗碳后进行等温淬火可保证心部马氏体转变充分进行以后,表层组织转变才进行。
；使工件获得比直接淬火更大得表层残余压应力，可进一步提高渗碳件得疲劳强度.6、复合表面强化工艺可使表层残余压应力分布更合理,可明显提高工件得疲劳强度。