熱處理變形，尤其是淬火變形，是當(dāng)前國(guó)內(nèi)外熱處理行業(yè)關(guān)注的重要問(wèn)題。由于引起變形的因素很多，使問(wèn)題變得很復(fù)雜。通常，在新產(chǎn)品設(shè)計(jì)和工藝方法確定階段，分析和解決變形問(wèn)題時(shí)應(yīng)全面考慮，以便綜合協(xié)調(diào)解決方案。在生產(chǎn)中，當(dāng)鍛件出現(xiàn)變形問(wèn)題時(shí)，應(yīng)當(dāng)抓主要原因，分析解決所遇到的變形問(wèn)題。
    1.工件變形的三要素分析法
    熱處理超差變形三要素指的是：足夠大的應(yīng)力，足夠好的塑性以及足夠長(zhǎng)的作用時(shí)間。任何熱處理超差變形都需要這三個(gè)要素，只是三者的大小關(guān)系是可以互補(bǔ)的。如果應(yīng)力很大和材料的塑性很好，即使作用時(shí)間短，也會(huì)引起大的變形。例如，高溫加熱的工件在轉(zhuǎn)移中受到?jīng)_撞引起的變形。塑性好，作用時(shí)間很長(zhǎng)，即便應(yīng)力不大，也可能引起大的變形。又如，淬火加熱過(guò)程中，鍛件堆放不當(dāng)，因疊壓或者因自重引起的應(yīng)力雖然不大，但在長(zhǎng)期加熱過(guò)程中也會(huì)造成超差的變形。再如，在淬火冷卻中，因介質(zhì)受到的攪動(dòng)過(guò)于強(qiáng)烈，液流沖擊使細(xì)長(zhǎng)工件發(fā)生超差的彎曲變形。這些都是因外力引起的變形。因外力引起的變形問(wèn)題，其解決辦法相對(duì)比較簡(jiǎn)單。


 

    因內(nèi)應(yīng)力引起的變形，情況要復(fù)雜得多。在冷卻過(guò)程中，組織應(yīng)力常和熱應(yīng)力共同存在，彼此疊加或抵消，而且大小和分布在變化中互相作用。加上工件的形狀因素，它們的作用情況就更加復(fù)雜。因此，分析這類變形時(shí)首先要注意的是，在液體介質(zhì)中淬火冷卻時(shí)，形狀較復(fù)雜的工件不同部位表面溫度差別會(huì)很大。冷得快的部分一旦冷到所用液體介質(zhì)的特性溫度以下時(shí)，就立即從蒸汽膜階段進(jìn)人沸騰冷卻階段。這部分表面獲得的冷卻速度突然大增，和鍛件上仍然處于蒸汽膜階段部分的溫度差異也就會(huì)急劇增大，導(dǎo)致熱應(yīng)力增大。如果該介質(zhì)的特性溫度偏低，這種應(yīng)力的作用時(shí)間還會(huì)很長(zhǎng)，故容易引起超差變形。其次，若冷卻速度過(guò)快，過(guò)冷奧氏體轉(zhuǎn)變成馬氏體時(shí)的體積膨脹，則會(huì)引起很大的內(nèi)應(yīng)力，從而引起淬火變形。再次，若淬火冷卻的速度不足，在馬氏體組織的百分比急劇變化的區(qū)域，因比體積差異常形成大的內(nèi)應(yīng)力，最終引起大的變形且還會(huì)導(dǎo)致工件淬火硬度不足。高溫下材料的塑性好，容易發(fā)生變形。此外，在材料發(fā)生相變過(guò)程中，由于具有相變超塑性，所以使材料變形更容易。加熱過(guò)程中，由珠光體轉(zhuǎn)變成奧氏體時(shí)有超塑性；過(guò)冷奧氏體發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變時(shí)有超塑性；馬氏體發(fā)生回火轉(zhuǎn)變時(shí)也有超塑性。如前面提到的加壓回火矯直法，靠的主要是回火轉(zhuǎn)變時(shí)的相變超塑性。因此，這種方法只在第一次回火時(shí)有效，原因就在于此。
    作用時(shí)間長(zhǎng)短是第三個(gè)值得注意的要素。在熱處理中，為了減小變形量，凡需要比較長(zhǎng)的時(shí)間才能完成的過(guò)程（如工件加熱過(guò)程），應(yīng)當(dāng)設(shè)法把可能出現(xiàn)的內(nèi)外應(yīng)力減至最小。為了減小熱應(yīng)力引起的變形，使用液體冷卻介質(zhì)時(shí)，要設(shè)法縮短介質(zhì)的蒸汽膜階段，以縮短工件冷卻過(guò)程中不同部位的表面溫度跨在介質(zhì)特性溫度上下的時(shí)間。
    綜上所述，減小熱處理變形應(yīng)從上述三要素上采取措施。其原則是：在工件處于塑性好的時(shí)期，盡量減小內(nèi)外因素引起的應(yīng)力，縮短應(yīng)力的作用時(shí)間。