影響制件淬火變形的主要因素

1、鋼的成分及原始組織：

①鋼中的碳和合金元素多少均對淬火變形存在影響。對于碳含量而言：低碳鋼淬火變形主要以熱應力為主，小尺寸中碳鋼以組織應力變形為主，大尺寸中碳鋼以熱應力變形為主，高碳鋼以熱應力變形為主。對于合金元素而言：低合金鋼完全淬透為馬氏體的情況下，通常以體積變形和組織應力起主要作用，而中心未淬透時，表層為馬氏體組織，心部為屈氏體的情況下，變形則由組織應力和熱應力綜合作用；高碳高合金鋼，因有大量合金碳化物，降低鋼的導熱性，易受熱應力影響變形，可通過增加預熱和采用不同淬火溫度調節奧氏體中碳及合金元素含量，在緩慢介質中淬火來使變形量減小。

②鋼的原始組織：材料原始組織的缺陷，如混晶、合金元素偏析、碳化物形態、大小和數量均會對淬火變形產生不利影響，可采用預備熱處理正火+回火、球化退火等方式消除不良組織，預防淬火變形。

2、制件的尺寸和形狀：

結構簡單、單一、對稱的制件變形較小，復雜、尺寸大、截面變化大、形狀不對稱的制件變形大，因為制件不同部位冷卻的速度快慢不一致，冷卻效果不均勻，組織轉變存在時間差。防范措施：①在設計制件加工流程時，制件在熱處理工序盡量避免復雜、尺寸大、截面變化大和形狀不對稱；②在冷卻曲線不觸碰到C曲線“鼻子”區域的情況下，盡量減緩冷卻速度，也可在不影響制件性能的條件下亞溫淬火，還可以采用分分級淬火或等溫淬火。對于制件冷卻不均的問題，可以采取“熱補償”、“局部熱平衡”、“靜油淬火”等方式。

3、熱處理工藝：

①加熱溫度及加熱速度：提高淬火溫度一般會使制件變形增大，加熱速度過快，直接導致形成熱應力，引起制件變形。可采用下限淬火溫度，緩慢的升溫速度和適當的預熱措施減小變形。

②淬火介質及冷卻方式：淬火介質的冷卻效果越好（導熱性能越好），制件淬入后變形更大。在能獲得相同組織和性能的條件下，盡量選擇緩和的冷卻介質。冷卻方式對淬火變形也有很大影響。合理的冷卻方式可以減小制件變形，降低馬氏體點以上的冷卻速度，可減小因熱應力引起的變形；降低馬氏體點以上的冷卻速度，可減小因組織應力引起的變形。因此，可由單一的水冷、油冷改為分級淬火、等溫淬火。

③回火的影響：回火時發生組織轉變以及重新加熱時鋼的塑性增加，可以降低殘余應力，可能減小淬火變形，但也有可能加劇制件的變形。可以根據實際情況，采用加壓回火的方式減小零件變形。

4、殘余應力：

熱處理淬火前的機加、鍛造、焊接、校直等對制件造成的殘余應力，在淬火加熱過程中，應力得到釋放，也會引起制件的變形，可在淬火前進行消除應力回火處理，釋放殘余應力。

5、制件自身重量和裝夾方式：

在零件奧氏體化保溫過程中，制件因為自身重力作用和不合理的裝夾方式導致變形，例如：長制件水平加熱淬火，制件受重力作用更為明顯。采取合理的裝夾支撐方式，盡量豎直放置，減小重力作用。若必須橫放時，則應在易引起制件變形的重心位置增加支撐，保障制件中心線處于水平位置。