热处理变形问题的解决办法
热处理变形的原因
热处理变形的原因在实际生产中，热处理变形给后续工序，特别是机械加工增加了很多困难，影响了生产效率，因变形过大而导致报废，增加了成本。
变形是热处理比较难以解决的问题，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。
一、热处理变形产生的原因钢在热处理的加热、冷却过程中可能会产生变形，甚至开裂，其原因是由于淬火应力的存在。
淬火应力分为热应力和组织应力两种。
由于热应力和组织应力作用，使热处理后零件产生不同残留应力，可能引起变形。
当应力大于材料的屈服强度时变形就会产生，因此，淬火变形还与钢的屈服强度有关，材料塑性变形抗力越大，其变形程度越小。
1.热应力在加热和冷却时由于零件表里有温差存在造成热胀冷缩的不一致而产生热应力。
零件由高温冷却时表面散热快，温度低于心部，因此表面比心部有更大的体积收缩倾向，但受心部阻碍而使表面受拉应力，而心部则受压应力。
表里温差增大应力也增大。
2.组织应力组织应力是因为奥氏体与其转变产物的比容不同，零件的表面和心部或零件各部分之间的组织转变时间不同而产生的。
由于奥氏体比容最小，淬火冷却时必然发生体积增加。
淬火时表面先开始马氏体转变，体积增大，心部仍为奥氏体体积不变。
由于心部阻碍表面体积增大，表面产生压应力，心部产生拉应力。
二、减少和控制热处理变形的方法1.合理选材和提高硬度要求对于形状复杂，截面尺寸相差较大而又要求变形较小的零件，应选择淬透性较好的材料，以便使用较缓和的淬火冷却介质淬火。
对于薄板状精密零件，应选用双向轧制板材，使零件纤维方向对称。
对零件的硬度要求，在满足使用要求前提下，尽量选择下限硬度。
2.正确设计零件零件外形应尽量简单、均匀、结构对称，以免因冷却不均匀，使变形开裂倾向增大。
尽量避免截面尺寸突然变化，减少沟槽和薄边，不要有尖锐棱角。
避免较深的不通孔。
长形零件避免截面呈横梯形。
3.合理安排生产路线，协调冷热加工与热处理的关系对于形状复杂、精度要求高的零件，应在粗、精加工之间进行预先处理，如消除应力、退火等。
热处理淬火及变形
热处理淬火及变形热处理淬火及变形热处理工艺、操作与变形关系一、预处理淬火前通过对工件进行消除应力、改善组织的预备热处理，对减少淬火变形是非常有利的。
预处理一般包括球化退火、消除应力退火，有些还采用调质或正火处理。
①消除应力退火：在机械加工过程中，工件表层在加工方法、背吃刀量、切削速度等的影响下，会产生一定的残余应力，由于其分布的不均衡，导致了工件在淬火时产生了变形。
为了消除这些应力的影响，淬火前将工件进行一次消除应力的退火是必要的。
消除应力退火的温度一般为500-700℃，在空气介质中加热时，为防止工件产生氧化脱碳可采用500-550℃进行退火，保温时间一般为2-3h。
工件装炉时要注意可能因自重引起的变形，其他操作同一般退火操作。
②以改善组织为目的的预热处理：这种预处理包括球化退火、调质及正火等。
球化退火：球化球退火是碳素工具钢及合金工具钢在热处理过程中必不可少的工序，球化退火后所获得的组织对淬火变形趋势影响很大。
所以可以通过调整退火后的组织来减少某些工件有规律的淬火变形。
其他预处理：为减少淬火变形所采用的预处理方法有很多种，如调质处理、正火处理等。
针对工件产生淬火变形的原因及工件所用材料，合理地选用正火、调质等预处理对减少淬火变形是有效的。
但应对正火后引起的残余应力及硬度提高对机加工的不利影响应给予注意，同时调质处理对含WMn等钢可减少淬火时胀大，而对GCr15等钢种的减少变形作用不大。
在实际生产中要注意分清淬火变形产生的原因，即要分清淬火变形是由残余应力引起的还是由组织不佳引起的，只有这样才能对症处理。
若是由残余应力引起的淬火变形则应进行消除应力退火而不用类似调质等改变组织的预处理，反之亦然。
只有这样，才能达到减少淬火变形的目的，才能降低成本，保证质量。
以上各种预处理的具体操作同其他相应操作，此处不赘述。
二、淬火加热操作①淬火温度：淬火温度对工件的淬火变形影响很大。
其影响淬火变形趋势的一般规律如图所示。
关于金属热处理变形原因及改善的技术措施
关于金属热处理变形原因及改善的技术措施
赵新 哈尔滨电气动力装备有限公司 黑龙江哈尔滨
【 搞 要ｌ工业化 的发展有效的促进 了 我国国家整体 实力的提升， 在当
今世 界的发展 过程中 ， 工业实力的强弱影响着一个 国家排零件 结构 金 属热处 理后在 冷却 过程 中 ， 总是 薄的 部分冷 得快 ， 厚的部 分冷 得慢 。 在 满足实际生产 需要的 情况 下 ， 应尽量减 少工件厚 薄悬殊 ， 零件 截面力求 均匀 ， 以减 少过渡 区因应 力集中产生 畴变和开 裂倾向， 工件应 尽量保 持结 构与材 料成分 和组织 的对 称性 ， 以减少 由于冷却 不均 引起 的 畸变 ： 工件应 尽量避免 尖锐 棱角， 沟 槽等 ， 在 工件的厚 薄交界 处 、 台
热处 理的 方式 改善金 属的结 构， 使其 在应 用过程 中达 到新的 刚度以 及 金属 淬火 后冷却过 程 对变形的影 响也 是很重要的 一个变 形原 因。 韧性 ， 提 高在使用过程 中技 术部件的质量。 在进行金属热处 理的过程 中， 金属 热处理冷 却速 度越快 ， 冷却越 不均匀， 产生 的应力越 大， 模 具 的变 由于金属 部件长相 各不相同的原 因， 在实际的进行 热处 理时， 会出现 金 形也 越大 。 可以在 在保证模 具硬 度要求的 前提 下， 尽量 采用 预冷； 采 用
体实力。 在 我国各 行业 不断更新技 术措施 ， 改革现有施 工环境 的过程 中 ， 我们发现各种金属 的运 用以及加工都成为了 部 分工业不可避免要 使用的一 项措施 。 在金属的使用加工过程 中 ， 对现有金属进行提 炼处理 ， 并对其进行 金属热处理 加工， 已经成为了 在使用的必备措施 。 在金属使用的过程中＇ 由
１ ． 金 属热 处 理 变形 的原 因 相 同， 锻 造所形成 的结构 也各不相 同， 所以在进行 炉内加热 的过程 中由 在 工业发 展的过程 中， 金属原件 的使用涉及的范 围十 分的广阔。 在 于金 属部 件本身 的结构 影 响， 在 进行 受热 的过程 中首先会 出现受 热 不
减小齿轮热处理变形的两种方法
减小齿轮热处理变形的两种方法戚墅堰机车车辆厂 张秋英1 问题的提出多年来,戚墅堰机车车辆厂在280系列机车齿轮的生产中,一直被齿轮渗碳淬火变形大以致在后续的机加工中出现公法线超差等质量问题所困扰。
近来为此开展了一些质量攻关活动。
笔者主持了这项工作,分别从优化热处理工艺和设计工装夹具着手,所用方法有效地减小了齿轮的热处理变形,解决了生产过程中的一大难题。
2 优化工艺 控制变形我们知道,齿轮变形不仅影响到机加工后公法线尺寸超差,而且影响齿轮的传动精度,产生严重的噪音和异音。
因此,控制与稳定齿轮的变形显得十分重要。
从实际出发,我们努力寻求一种优良的热处理工艺,既能减小齿轮变形,稳定尺寸,又能满足设计要求,提高使用性能和降低成本,提高经济效益。
笔者在控制齿轮变形的攻关中,认真分析了渗碳、氮化、普通碳氮共渗等工艺的优缺点。
渗碳变形大,生产中无法找到齿轮的变形规律,公法线长度变化多端,即经过渗碳、正火、高温回火、淬火、回火等一系列的加热与冷却过程,时而胀,时而缩,变形显得复杂。
虽然渗碳层可以获得较高的齿面接触疲劳强度和脆性疲劳强度,但表面层压应力小,往往要增加喷丸强化处理。
可是在离表层0.1mm处,由于高的喷丸强度和渗碳层应力叠加,可能会导致应力过大,引起次表层的微裂纹,而且喷丸降低了齿面精度;氮化处理,虽然表面压应力大、耐磨性好、变形小,但渗层较浅,承载能力低,脆性疲劳强度不如渗碳高;普通碳氮共渗,渗层深局限于0. 5mm0.8mm,而且极易出现黑色组织等缺陷,使材料性能恶化;若用低温的碳氮共渗(软氮化),渗层较浅,仅适用于负荷小的零件。
笔者在经过多种工艺比较分析的基础上,开发了一种高温以渗碳为主,中温碳氮共渗的二段共渗后直接淬火的工艺,用此工艺对齿轮进行热处理(见图1),效果良好。
该工艺减小了齿轮变形,使公法线长度变化缩小43.7%,并使其公差基本稳定在+0.074mm~+0.136mm的范围内。
该工艺也缩短了周期,节约了成本。
热处理零件校正方法
次 校 正 ，大部 分 轴 的变 形 小 于０ ． ５ ｍｍ。 由于 应 力 释
放和组织转变 ，回火后轴的弯 曲变形会加大 ，但变
形 一 般不 会 大 干 ｌ ｍｍ。变形 大 于 ０ ． ５ ｍｍ的轴 需 要 进
～
（ ２ ）材料为 ３ ８ Ｃｒ Ａ的某垫 圈，硬 度要求为３ ０
３ ７ ＨＲ Ｃ，成品外形￣ ｂ ３ ０ ０ ｍｍ× ￣ ２ ５ ０ ｍｍ Ｘ ２ ｍｍ，
垫圈尺寸较大 ，厚度薄 （ 见图２ ）。 由于机加工单位考虑到淬火后零件车削比较困
难 ，因此减小 了热处理前 的留余量 ，双边 只留余量
图３ 垫圈装夹
（ ３ ）材料 为Ｃ ｒ Ｗ Ｍｎ 的某本 体 （ 见 图４ ），
外形 尺寸为￣ ｂ ３ ０ ０ ｍｍ ×７ ５ ｍｍ，是一个薄壁 圈类零
件 ，硬 度 要 求为 ５ ０ ～５ ５ Ｈ Ｒ Ｃ，共 两 件 。
除 了在淬火时尽量减小变形 ，干好这批垫圈的
２ ６ ６ ｏ ０ ３
热处理零件校正方法
株 洲南 方航空 工业有 限公司 （ 湖南 ４ １ ２ ０ ０ ２ ） 潘 明
中科 信 工程咨 询 （ 北京 ）有 限公司 （ １ ０ ０ ０ ３ ９ ）
零件的热处理变形特别是淬火变形 ，是热处理
无法避免的问题 ，也常是热处理工艺需要重点解决 的问题 。我们无法消除热处理变形 ，但我们可以想 办法尽可能地减 小热处理变形 ，或在热处理后对零 件进行校正 以达到零件 的热处理变形要求 。
关键是采取合适的校正方法。夹具校正法具有效率 高 ，校 正质量好 ，不会 对零件 的力学性 能造成影 响 ，具有质量稳定 、可靠的优点 。这种方法是通过 夹具对零件施加压力 ，利用回火时零件的组织转变
解决热处理零件变形的几个措施
结构在热 处理 中会不 会引起 变形或 开裂等 因素 。
一
、
从设计 方面考虑
裂或变 形 ，截 面变化 超过 １ 的工件不 宜在水 中淬火 ， ： ４ 应
１合理选 用材料 。零 件 的材料是实 现热处 理 目的的 ．
重要条件 希望 所选用 的材料具 备达到所 需性 能要求 ， 与
此 同时还 要具备 与热处理工 艺相适 应的能力 。即能 够承 受热处理 操作 。 （） １尺寸效 应 ， 同一化 学成分 在同一情 况进行 热处 即
理状态下 的钢 ，由于钢 的淬透 性影 响和钢 的结 构尺 寸增
大 ， 的 内部组 织产 生冶金缺 陷 （ 偏析 、 钢 如 疏松 、 非金 属夹
选择和热处理工艺有关 ， 但零件结构设计是否设计合理 也是产生淬火变形和裂纹的重要原因。目 前尚无标准为
； ｉ
设计提 供充足 的数 据 ，但设 计者应尽 可能做到 零件形状 ÷ 和尺寸 精度 的合 理化 ， 以改善其 零件 的热 处理工艺性 。 Ｕ－ ｚ． ｌ － ， ５ 零 件 的结构 应力求 简单 、 对称 ． 以减少 变形 和翘 曲 ，
件 上 的 尖 角 和 棱 角 在 淬 火 加 热 时 容 易 过 热 ，容 易 产 生 应 力集 中 ， 成淬火 裂纹 。 形
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解决 热处理零 件变形 的几个措施
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技 干 术部 学学 院院
（ ． 宁 经 济 管理 干 部 学 院 ， 宁 沈 阳 １ ０ ２ ； １辽 辽 １ １ ２ ２沈 阳金 杯 车辆 制 造 有 限公 司 ， 宁 沈 阳 １０ １ ） ． 辽 １０ ５
五金弹簧在热处理过程中变形的主要原因与解决
五金弹簧在热处理过程中变形的主要原因与解决一、五金弹簧在热处理过程中变形的主要原因是什么？（1）相信大家经常订弹簧的都知道，弹簧在热处理的时候有时有出现变形的情况，那么出现这个情况的主要原因是什么呢？其实在东莞五金弹簧的常规热处理中，零件形状变化的主要原因是热处理和淬火过程中的热应力和相变应力。
如果加热速度过快，零件与加热炉相比过大，并且每个零件的温度不同，就会导致热变形。
在保温过程中，会释放残余应力，产生变形，零件自重也会导致变形。
（2）在冷却过程中，由于零件不同部位的冷却速度不同，会形成热应力，使零件变形。
即使冷却速度相同，表面冷却总是快，中心冷却总是慢。
因此，第一相变表面使非相变中心发生塑性变形，如果材料表面出现合金成分偏析或脱碳，则相变应力更不均匀，更容易引起零件变形。
另外，如果零件厚度不均匀，冷却速度也会不同。
（3）在锻件热处理中，减少变形的零件按以下方式放置：一是尽量垂直悬挂，二是垂直放置在炉底，三是用两点水平支撑，支点位置在全长的三分之一到四分之一之间，四是，水平放置在耐热钢工具上。
在零件的冷却过程中，淬火介质的种类、冷却性能和淬透性与变形有关。
冷却性能的变化可以通过改变粘度、温度、液体压力、使用添加剂、搅拌等来调节。
淬火油的粘度和温度越高，椭圆变形越小。
静态时，变形较小。
二、哪些方法可以有效地减小变形（1）盐浴淬火；（2）高温油淬火；（3）QSQ方法；（4）解压淬火；（5）一浴三级淬火。
（6）盐浴淬火与高温油淬火相似，都是在马氏体相变温度下淬火，使马氏体相变的均匀性增加。
Qsq为双液淬。
减压淬火是降低淬火介质的液体压力，从而延长蒸汽膜的级数，降低高温区的冷却速度，使零件各部位的冷却速度均匀。
一浴三段淬火结构简单。
首先将零件从淬火温度油中冷却到略高于MS点的温度，然后将其出炉，保存在大气中，使零件的整体温度均匀，然后用油冷却，使马氏体转变均匀进行，变形不规则性大大改善。
奥氏体不锈钢热处理后存在变形马氏体
奥氏体不锈钢热处理后存在变形马氏体下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。
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热处理变形问题的解决办法
本文基于热处理变形的机理及其影响因素，浅谈热处理变形的预防控制及后期的机加工补救方法。
一，导致热处理变形的因素
1，碳含量及其对热处理变化量的影响
高碳钢屈服强度的升高,其变形量要小于中碳钢。
对碳素钢来说,在大多数情况下,以T7A钢的变形量为最小。
当碳的质量分数大于0.7％时,多趋向于缩小;但碳的质量分数小于0.7％时,内径、外径都趋向于膨胀。
碳素钢本身屈服强度相对较低,因而带有内孔(或型腔)类的碳素钢件,变形较大,内孔(或型腔)趋于胀大。
合金钢由于强度较高,Ms点较低,残余奥氏体量较多,故淬火变形较小,并主要表现为热应力型的变形,其钢件内孔(或型腔)趋于缩小。
因此,在与中碳钢同样条件下淬火时,高碳钢和高合金钢工件往往以内孔收缩为主。
2，合金元素对热处理变形的影响
合金元素对工件热处理变形的影响主要反映在对钢的Ms点和淬透性的影响上。
大多数合金元素,例如,锰、铬、硅、镍、钼、硼等，使钢的Ms点下降,残余奥氏体量增多,减小了钢淬火时的比体积变化和组织应力,因此,减小了工件的淬火变形。
合金元素显著提高钢的淬透性,从而增大了钢的体积变形和组织应力,导致工件热处理变形倾向的增大。
此外,由于合金元素提高钢的淬透性,使临界淬火冷却速度降低,实际生产中,可以采用缓和的淬火介质淬火,从而降低了热应力,减小了工件的热处理变形。
硅对Ms点的影响不大,只对试样变形起缩小作用;钨和钒对淬透性和Ms点影响也不大,对工件热处理变形影响较小。
故工业上所谓微变形钢,均含有较多量的硅、钨、钒等合金元素。
3，原始组织和应力状态对热处理变形的影响
工件淬火前的原始组织,例如,碳化物的形态、大小、数量及分布,合金元素的偏析,锻造和轧制形成的纤维方向都对工件的热处理变形有一定影响。
球状珠光体比片状珠光体比体积大,强度高,所以经过预先球化处理的工件淬火变形相对要小。
对于一些高碳合金工具钢,例如,9Mn2V、CrWMn和GCr15钢的球化等级对其热处理变形开裂和淬火后变形的校正有很大影响,通常以2.5-5级球化组织为宜。
调质处理不仅使工件变形量的绝对值减小,并使工件的淬火变形更有规律,从而有利于对变形的控制。
条状碳化物分布对工件的热处理变形有很大影响。
淬火后平行于碳化物条带方向工件膨胀,与碳化物条带相垂直的方向则收缩,碳化物颗检愈粗大,条带方向的膨胀愈大。
对于Cr12类型钢和高速钢等莱氏体钢来说,碳化物的形态和分布对淬火变形的影响尤为显著。
总之,工件的原始组织愈均匀,热处理变形愈小,变形愈有规律,愈易于控制。
4，淬火前工件本身的应力状态对变形有重要影响
特别是形状复杂,经过大进给量切削加工的工件,其残余应力若未经消除,对淬火变形有很大影响。
5，工件几何形状对热处理变形的影响
几何形状复杂,截面形状不对称的工件,例如带有键槽的轴,键槽拉刀、塔形工件等,淬火冷却时,一个面散热快,另一面散热慢,是一种不均匀的冷却。
如果在Ms以上的不均匀冷却引起的变形占优势,则冷却快的一面是凹面, 若在Ms以下的不均匀冷却引起的变形占优势,则冷却快的一面是凸面,增加等温时间,增长贝氏体转变量,使残余奥氏体更加稳定,减小空冷中的马氏体转变量,可使工件的变形量显著减小。
6，工艺参数对热处理变形的影响
无论是常规热处理还是特殊热处理,都可能产生热处理变形,分析热处理工艺参数对热处理变形的影响时,最重要的是分析加热过程和冷却过程的影响。
加热过程的主要参数是加热的均匀性、加热温度和加热速度。
冷却过程的主要参数是冷却的均匀性和冷却速度。
不均匀冷却对淬火变形的影响与工件截面形状不对称造成的不均匀冷却情况相同,本节主要讨论其它工艺参数的影响。
二，热处理变形的预防与控制方法
1) 反向压弯法：根据轴类零件的热处理变形规律，可在淬火前预加一个应力，即在零件弯曲方向的反向压弯，以补偿淬火后所产生的弯曲变形，可减小校直工作量。
适用于截面明显不均匀，变形严重的零件。
2) 静态淬火法：要求淬火冷却液的温度要均匀，并且是在淬火前刚被搅匀后的静止状态。
将零件用钳子夹住，淬入冷却液中。
这种方法可比用铅丝吊扎悬挂淬入变形量要小得多。
3) 零件设计均匀对称：零件的截面形状设计应尽量均匀对称,必要时可开工艺用槽。
例如，镗杆上有两条对称的槽，实际上只用一条，另一条就是为了减小热处理变形而设计的。
4)采用专用淬火夹具淬火：如果零件截面是对称的，在出炉后可套入专用夹具，然后以垂直方向淬入冷却液。
由于零件变形受到夹具的限制，一般都可以控制在预留余量范围以内。
5)利用埋入式盐浴炉加热：插入式盐浴炉加热,零件单面受热快,容易产生弯曲变形,而埋入式盐浴炉则温度较均匀，而且节能,也可采用流动粒子炉。
6)直吊横放：对于长零件淬火前后的存放,应注意不使零件因自重而弯曲,最好采用架子直吊。
长途运输时，可采用多个塑料气垫包，这样不但能使零件自动取得平衡,且有减震作用。
7)淬火前消除应力：用于重要的容易变形的零件，例如精密长丝杆等。
淬火前进行退火或正火以细化晶粒并使组织均匀化，减少内应力。
淬火加热时严格控制加热温度。
三，热处理变形的机加工纠正方法。
以渗碳淬火齿轮轴为例，在渗碳前和淬火后的加工余量按标准很大,直接磨齿即不经济又不方便,硬度大,有什么方法直接加工呢？
采用非金属粘合剂HLCBN刀具BN-S20牌号可对淬硬工件，进行大余量一次走刀加工完成，BN-S20牌号超硬刀具能够大余量切除淬硬层，替代大余量粗磨加工，可省去退火后再进行二次淬火的传统加工方法，节约了加工费用和相应的工序成本，并大幅度提高生产效率。