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热处理是金属热加工仲的重要工艺之一，一般包括加热、保温、冷却三个过程，有时只有加热和冷却两个过程，加工过程中由于操作不当极易引起零件变形。这是一件令人非常头痛的事情。今天国恒小助和大家一起探讨一下热处理变形的类型和避免变形的措施。

按产生畸变的形式可分为：形状畸变（几何形状的翘曲、扭曲、弯曲）和体积畸变（体积的胀缩）。

1.形状畸变

热处理时工件产生的形状畸变是由于内应力和外应力综合作用形成的，在加热和冷却过程中工件的各部分温度有差异，热胀冷缩不均和组织转变不同时，内部就产生了内应力。形状复杂、截面尺寸相差大、尺寸大的工件产生的内应力更大。当内应力超过了材料的屈服强度，就要发生塑性畸变，由此引起工件形状变化。工件的自重引起下垂并产生应力，导致形状的翘曲、弯曲及扭曲等非正常畸变。例如，长齿轮轴的弯曲；大直径盘形齿轮及薄壁齿圈、齿套等的翘曲或圆度畸变等。这类畸变是比较明显的，容易通过目测来判断。

工件产生形状畸变的形成条件是，当工件本身受到某种应力（外加机械应力、热应力或组织应力等）作用，其应力值超过了工件材料在该状态下的屈服强度后产生翘曲、扭曲等形式的塑性畸变。

2.体积畸变

工件经热处理后其金相组织发生了改变，各种组织的比体积差异引起工件呈比例的胀缩，体积变化不会影响该工件原来的形状。例如，齿轮轴的轴向伸长、缩短等。这类畸变量一般较小，目测很难判断。

工件的体积畸变与各相组织转变时成分和合应力有关，而与热处理应力作用的大小无关。体积变化的大小与下列因素和条件有关：①淬火前后组织比体积差越大，体积的畸变越大；②提高淬火温度，奥氏体中合金元素的含量提高，使马氏体的比体积增大，残留奥氏体增加；③全部淬透后的工件体积畸变最大。

3.微畸变

微畸变是由于热处理后的不稳定组织（如淬火后的马氏体和残留奥氏体）和不稳定的应力状态（无论压应力或拉应力），在常温或零下温度较长时间的放置或使用过程中，逐渐发生转变并趋于稳定，由此而伴随有畸变的出现。例如，渗碳或感应淬火后的齿轮齿形、表面形状的变化（如公法线长度和齿厚变化），其是造成齿轮工作时产生噪声的原因之一。

以上三种变化中体积变化是由相变时比容的改变而引起的。马氏体的质量体积比钢的其他组成相的质量体积要大，热处理时钢由其他组成相转化为马氏体时，必然引起体积的增加。而奥氏体的质量体积要比钢的其他组织质量体积要小，在热处理时由其他组成相转变为奥氏体时，则引起体积的减小。

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。做好毛坯预备热处理，使组织更加均匀化。

4.改进热处理工艺和操作

（1）热处理温度的控制

在满足热处理工艺要求的情况下，尽量降低淬火加热温度且缩短保温时间，这样零件的高温强度损失较少。塑性抗力增强，零件的抗应力形变、抗淬火变形的综合能力增强，从而减少了变形。

（2）正确掌握热处理操作方法

实操中得出正确掌握热处理操作方法对减少热处理变形非常必要，所以应当要使零件各处冷却均匀，有需要防护的零件应当做好淬火前保护。截面均匀冷却时，如细长轴类（丝锥、轴）垂直淬入，上下移动，也有垂直逐渐淬入并静止不动。截面不均匀冷却时，水平快速淬入或倾斜淬入，如厚薄不均零件，应将厚的部分先淬入。对于薄片应侧向进入，对带有孔和凹面零件，应将盲孔和凹面朝上淬入，以利于气泡排出。

（3）选择较缓和的淬火冷却介质

冷却是淬火的关键工序，它关系到淬火质量的好坏，也是淬火工艺中最容易出现问题的环节，金属淬火后冷却过程对变形的影响也是很重要的一个原因。热油淬火比冷油淬火变形小，一般控制在90℃左右。在保证硬度的前提下，尽量采用油性介质，油性介质冷却速度较慢，而水性介质冷却速度相对快一些，而且水温变化对水性介质冷却特性影响较大。

采用分级淬火能显著减少金属淬火时产牛的热应力和组织应力，是减少一些形状复杂零件的有效办法。这种淬火方法由于在马氏体转变前零件各部分温度已经趋于均匀，并在缓慢冷却条件下完成马氏体转变，这样不仅减小了淬火热应力，而且显著降低组织应力，因而有效地减小或预防止零件淬火变形。

三、已变形零件的挽救方法

有时候你会发现尽管采取减少变形措施，但变形仍不可避免，此时进行补救很必要，常用的方法有冷校直和热校直。如果淬火回火后硬度低于40HRC的零件，可以采用冷校直直接用压力机校正。如果金属在淬火冷却过程中，尚未冷却到马氏体开始转变温度点以下，此时零件塑性较好，进行加压校直效果良好，校直时加力应注意.

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