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盘点:影响热处理变形的因素有哪些?

编辑:河北远拓机电 添加时间:2019-05-07 17:56:22 点击量:

热处理是金属热处理行业用于钢管、钢棒、钢筋、抽油杆等金属工件加热处理的设备,在对工件进行热处理的过程中如果热处理不当就会导致金属工件变形,具体因素有哪些呢?大家来一起了解下。
 
一、变形的原因
钢的变形主要原因是钢中存在内应力或者外部施加的应力。内应力是因温度分布不均匀或者相变所致,残余应力也是原因之一。外应力引起的变形主要是由于工件自重而造成的“塌陷”,在特殊情况下也应考虑碰撞被加热的工件,或者夹持工具夹持所引起的凹陷等。变形包括弹性变形和塑性变形两种。尺寸变化主要是基于组织转变,故表现出同样的膨胀和收缩,但当工件上有孔穴或者复杂形状工件,则将导致附加的变形。如果淬火形成大量马氏体则发生膨胀,如果产生大量残余奥氏体则相应的要收缩。此外,回火时一般发生收缩,而出现二次硬化现象的合金钢则发生膨胀,如果进行深冷处理,则由于残余奥氏体的马氏体化而进一步膨胀,这些组织的比容都随着含碳量的增加而增大,故含碳量增加也使尺寸变化量增大。
 
二、淬火变形的主要发生时段
1.加热过程:工件在加热过程中,由于内应力逐渐释放而产生变形。
2.保温过程:以自重塌陷变形为主,即塌陷弯曲。
3.冷却过程:由于不均匀冷却和组织转变而至变形。
 
三、加热与变形
当加热大型工件时,存在残余应力或者加热不均匀,均可产生变形。残余应力主要来源于加工过程。当存在这些应力时,由于随着温度的升高,钢的屈服强度逐渐下降,即使加热很均匀,很轻微的应力也会导致变形。
 
加热时产生的热应力和想变应力都是导致变形的原因。加热速度越快、工件尺寸越大、截面变化越大,则加热变形越大。热应力取决于温度的不均匀分布程度和温度梯度,它们都是导致热膨胀发生差异的原因。如果热应力高于材料的高温屈服点,则引起塑性变形,这种塑性变形就表现为“变形”。
  
相变应力主要源于相变的不等时性,即材料一部分发生相变,而其它部分还未发生相变时产生的。加热时材料的组织转变成奥氏体发生体积收缩时可出现塑性变形。如果材料的各部分同时发生相同的组织转变,则不产生应力。为此,缓慢加热可以适当降低加热变形,zui好采用预热。
 
此外,由于加热中因自重而出现“塌陷”变形的情况非常多,加热温度越高,加热时间越长,“塌陷”现象越严重。
 
四、冷却与变形
冷却不均时将产生热应力导致变形发生。因工件的外缘和内部存在冷却速度差异,该热应力是不可避免的,淬火情况下,热应力与组织应力叠加,变形更为复杂。加之组织的不均匀、脱碳等,还会导致相变点出现差异,相变的膨胀量也有所不同。
 
总之,“变形”是相变应力和热应力共同所致,但并非全部应力都消耗在变形上,而是一部分作为残余应力存在于工件中,这种应力就是导致时效变形和时效裂纹的原因。
 
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