火炮零件热处理变形的控制
热处理变形的原因及控制措施
引言 钢件在热处理过程中由于钢中组织转变时比 容变化所造成的体积膨胀， 以及热处理所引起的塑 性变形，使钢件体积及形状发生不同程度改变， 造 成零件的形状和尺寸偏差 . 热处理变形会使工件前 期加工获得的精度受到严重损失， 这些损失有时甚 至通过复杂, 先进的修形技术 （磨齿, 校直等 ） 也难 以恢复 . 这将直接影响工件的精度,强度, 运转时的 噪音, 振动 ,传输功率损失 ,和使用寿命等. 这样即 使用世界上最先进的机床 , 磨床， 也很难加工出高 精度 , 高附加值的产品来 , 由此可见解决热处理变 形的重要性 . 因此， 分析研究工件热处理变形, 开裂 的原因， 掌握其规律性， 并找出减小变形 ,防止开裂 的技术措施， 具有十分重要的意义. 1 热处理变形, 开裂的原因 在生产实际中，热处理变形的表现形式多种多 样， 有体积和尺寸的增大和收缩变形， 也有弯曲 ,歪 扭 , 翘曲等变形， 就其产生的根源来说是由内应力 [1] 所造成的 . 根据内应力的形成原因不同， 可分为热 应力与组织应力 . 工件的变形就是这两种应力综合 影响的结果 . 当应力大于材料的屈服极限时， 就会 发生永久变形， 如果大于材料的强度极限， 工件就 会开裂， 开裂零件无法挽救， 只能报废[2]. 在加热和 冷却过程中， 零件的内外层加热和冷却速度不同造
2013 年第 1~2 期 （ 总第41- 42 期 ）
达州职业技术学院学报
机电与信息技术
热处理变形的原因及控制措施
( , 6 3 5 0 0 1 )
� � � � � � [� 摘� 要 � ]� � � � � � � , � � , , � � � � � � � � � � � � � � � , � � . , � � � � , , �� , [关键词 ] ; ; ; . ,
汽车零件热处理的变形控制技术
汽车零件热处理的变形控制技术汽车零件的热处理在汽车制造业中具有至关重要的作用。
热处理能够改善零件的性能和加工性能，但同时也会带来不可避免的变形问题。
因此，如何有效地控制汽车零件的变形，成为热处理过程中需要解决的重要问题之一。
本文将介绍汽车零件热处理中常用的变形控制技术，并分析其优缺点。
一、预热处理技术预热处理技术是一种常用的变形控制技术。
通过在零件进行热处理前进行预热，可以使材料达到均匀的温度分布，减轻热处理过程中的热梯度差，从而降低零件的变形程度。
预热处理技术可以采取多种方式，如使用炉内预热、气体预热或者电站预热等。
不同的预热方式适用于不同的零件和材料，需要根据具体情况进行选择。
预热处理技术的优点在于能够有效降低零件的变形，提高零件的加工性能。
然而，预热处理技术也存在一些缺点。
首先，预热处理需要额外的设备和能源支持，增加了生产成本。
其次，预热处理对工艺的要求较高，需要精确控制温度和时间等参数，增加了操作难度。
二、热处理工艺设计热处理工艺设计是另一种常用的变形控制技术。
通过合理设计热处理工艺，可以在尽量减小零件变形的同时，保证其满足性能要求。
热处理工艺设计应考虑到材料的性质、零件的形状和尺寸等因素，通过控制加热和冷却速度、温度分布等参数，实现变形的最小化。
热处理工艺设计的优点在于可以根据不同的零件和要求进行灵活调整，更好地控制零件的变形。
然而，热处理工艺设计也存在一定的局限性。
首先，热处理工艺设计需要具备一定的专业知识和经验，对操作人员的要求较高。
其次，在设计过程中需要进行大量的试验和实践，耗时耗力。
三、模拟和仿真技术模拟和仿真技术是一种先进的变形控制技术。
通过建立数学模型，模拟零件在热处理过程中的温度场、应力场和变形场等情况，可以预测和分析零件的变形程度，为热处理过程提供指导。
同时，仿真技术还可以优化热处理工艺，寻找最佳的变形控制方案。
模拟和仿真技术的优点在于能够提前了解和评估热处理过程中的变形情况，指导制定合理的工艺方案。
材料热处理变形的因素与控制
材料热处理变形的因素与控制摘要：随着金属材料加工与热处理技术的有机融合，不断对材料内部结构进行优化，有效提升材料性能。
，以保证在实际生产中热处理过程的有效应用，对中国的金属行业提升生产能力、提高产品质量的同时，在一定程度上推动相关企业的快速健康的发展。
因此，本文着重解决在对金属材料热加工中影响变形的原因，以及解决办法，以此来提高在金属材料加工当中的难题。
关键词：材料、热处理、变形、因素与控制一、影响金属材料热处理变形的因素1 时效、冷处理冷处理会导致残余奥氏体转变为马氏体，由于金属材料体积变大；低温回火和时效会使金属材料变形两种效应，这是由马氏体的分解造成的，硬质金属材料小；另一种是应力松弛的影响，造成金属材料的变形。
2 原始组织、应力状态①原材料的微观结构会影响金属材料的变形，如碳化物数量、合金元素的形态和偏析、以及纤维的锻造方向。
调理治疗通常是有效的，可以有效降低金属材料的绝对水平变形，淬火变形更多规则和进一步控制目的的变形金属材料。
②化学热处理的主要目的是提高金属材料的表面性能，如提高金属材料表面的氧化性，提高金属表面的耐磨性等。
二、影响材料热处理变形的因素1 温度对热处理造成变形的因素有很多，主要温度为主要影响因素，温度高低、保温时间等都会直接影响热应力以及组织应力形成以及产生的影响，另外，随着温度升高，金属塑形会逐渐增大，导致高温蠕变趋势更加明显，在淬火环节，加热温度主要对金属材料翘曲变形产生影响，对体积变形中所引发的尺寸变化并无明显影响。
因此，需要获得热处理参数的性能指标，同时，要想降低变形，需要对热处理的问温度进行严格测量与控制。
2 结构尺寸对于高碳钢轴类零件以及长轴类零件，在淬透后是马氏体组织，其主要组织应力形变，因此，其体积会有所增大，长度以及直径会有所增强。
合金钢轴类零件有着良好的淬透性，材料变形主要是由热应力以及组织应力共同作用产生，尺寸较小工件的长度与直径均会有所增大，而大尺寸工件的直径会缩小，长度会增大。
1j85热处理变形
1j85热处理变形
（最新版）
目录
1.热处理变形的概念与原因
2.热处理变形的影响
3.热处理变形的预防与控制措施
4.结论
正文
一、热处理变形的概念与原因
热处理变形是指金属材料在加热和冷却过程中，由于温度变化引起的内部组织结构和外形尺寸的变化。
热处理变形的原因主要与金属材料的热膨胀系数、热传导性能、组织结构变化等因素有关。
二、热处理变形的影响
热处理变形会对金属材料的尺寸精度、形状和表面质量产生影响，严重时可能导致零件失效。
因此，对于高精度、复杂形状的零件，热处理变形的控制至关重要。
三、热处理变形的预防与控制措施
1.合理设计零件结构，减小热处理变形
在设计零件时，应尽量采用对称结构，减小热处理变形。
此外，可以选择适当的材料和热处理工艺，以降低变形风险。
2.采取适当的预热和冷却措施
通过适当的预热，可以减小金属材料在加热过程中的变形。
而在冷却过程中，采用缓慢冷却或控制冷却速度，可以减少冷却变形。
3.控制热处理过程中的温度分布
在热处理过程中，应尽量使金属材料各部分的温度分布均匀，以减少因温度差异引起的变形。
4.进行热处理后的加工
对于已经发生变形的零件，可以通过精加工来消除变形，确保零件尺寸精度和形状。
四、结论
热处理变形是金属材料在热处理过程中常见的问题，对零件的尺寸精度和形状产生影响。
通过采取合理的设计、预热和冷却措施，以及控制热处理过程中的温度分布，可以有效预防和控制热处理变形。
热处理变形问题的探讨
热处理变形问题的探讨（三）五、基本措施的应用次序上面介绍的四类调节冷却速度带基本措施，也就是控制淬火变形的四类基本方法。
在热处理生产中，解决工件淬火变形问题时，如果有足够的实际经验，则可以判定直接采取某一类或几类措施；如果经验尚不足，则又可以按下面介绍的基本措施应用次序，逐一试用，直至解决问题为止。
第一条措施：改变热处理工艺参数首先，可以根据淬火变形工件的冷却速度带的跨区情况，采取以下热处理工艺措施: 提高或降低工件( 或其局部) 的淬火加热温度；升高或降低淬火液液温；增大或减小淬火冷却过程中工件( 或其局部) 对淬火液的相对流速。
采取一项或几项这类措施，通常可以解决不少淬火变形问题。
第二条措施：改变淬火液使用浓度浓度易测易控的水溶性淬火剂配成的淬火液，适于采用这类措施。
由于浓度变化后较难还原，因此，是在采取第 1 条措施尚不能解决问题时，才可考虑用第 2 条。
第三条措施：改换淬火介质品种或加入专配添加剂改换介质包括:由自来水换成某种水溶性淬火液；由一种水溶性淬火液改成另一种水溶性淬火液；由自来水或水溶性淬火液改成油性介质；由普通机油改成某种淬火油；由一种淬火油改成另一种淬火油；由冷油改成热油；在普通机油中加入专配添加剂。
这都要根据工厂的情况和变形问题的特点来选定。
由于这类改造是不可回复的，费用也较大，应当慎重些。
为避免改换上的失误，事先应当对现用淬火液的冷却特性以及需要改成什么样的冷却特性的淬火液才能完成所希望的冷却速度带的变动有充分的了解。
对于水性淬火液，主要考虑它的"300 ℃冷速" ，可以根据淬火剂的级别( 或可以调节到的级别) 来选用。
对于淬火油，由于淬裂倾向相当小，需要考虑的是它在淬火过程中的蒸气膜阶段长短，低温冷却速度高低，以及其出现最高冷速的温度和最高冷速值( 淬火油的冷却速度分布) 。
工件的钢种、形状、有效厚度和热处理要求不同，需要相适应的冷却特性分布的油, 才可以保证其冷却速度带全部落入第Ⅱ冷速区。
零件热处理变形原因及其控制方法
用 寿命 ，降低 变形 ，对 减 少后期 产 品加 工 会量 ，降低 生产 成 本都具 有 重要 意 义。 关 键词 ：淬 火 变形 ；热 应 力 ；组织应 力；淬透 性
征 实 际 生 产 中 ，零 件 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 ，甚 至 因 变 形 过 大 而 导致 报 废 ，增 加 了成 本 。 变 形 是 热处 理 生 产 中 比 较 难 解 决 的 问 题 ，要 完
心
、
差 较 大 而 又 要 求 变 形 较 小 的 零
【 ９ Ｊ 吕 炎 ． 锻 件 缺 陷 分 析 与 对 策【 Ｍ】 ． 北 京 ：机 械 工 业 出 版
社 ，Ｊ ９ ９ ９ ：４ ２ — ４ ９ ．
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
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 比体 积最 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 ｆ
国 家模 具 产 品 质量 监 督 检 验
淬 火 。 对 干 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 ，
Ｉ ｌ ０ 】潘健 生 ，胡 明 娟． 热处 理 工 艺 【 Ｍ】 ． 北 京 ：高 等 教 育 出 版
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
曛
辽辽
丁 丁
解决 热处理零 件变形 的几个措施
李 斐 石 玉 生 ２
经经
济济 职 管
业理
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
7个减小热处理变形的方法
7个减小热处理变形的方法热处理是通过加热和冷却金属材料来改变其性质的过程。
在进行热处理过程中，材料会发生变形，这是由于温度和应力的变化引起的。
为了减小热处理过程中的变形，可以采取以下7种方法：1.加工前热处理：在材料进行初次加工之前，可以进行热处理以减小后续加工过程中的变形。
这样可以通过改变材料的晶体结构和分布来改变其屈服强度和塑性，从而减小变形。
2.采用复合材料：复合材料由两种或多种不同的材料组成，其中一个材料具有较高的强度和刚性，而另一个材料具有较高的韧性和延展性。
通过使用复合材料，可以在一定程度上减小热处理过程中的变形。
3.控制变形工艺参数：在进行热处理过程中，可以通过控制加热温度、冷却速率和时间等参数来减小变形。
例如，降低加热温度和冷却速率可以减少变形量。
4.施加局部应力：在进行热处理过程中，可以在材料上施加一定的局部应力来减小整体的变形。
这可以通过冷却或加热过程中施加压力实现，从而使材料变形更加均匀。
这种方法可以大大降低材料的变形量。
5.使用支撑装置：在进行热处理过程中，可以使用支撑装置或夹具来固定材料，以减小变形。
这些支撑装置可以帮助保持材料的形状和尺寸，从而降低变形。
6.采用适当的冷却介质：在进行热处理过程中，选择适当的冷却介质可以减小变形。
不同的冷却介质具有不同的冷却速率，可以根据需要选择合适的冷却介质，以减小变形。
7.进行后续时效处理：在进行热处理后，可以进行后续的时效处理以减小变形。
时效处理是通过在一定时间内将材料保持在一定的温度下，使其继续发生晶体结构和性质的变化。
这样可以通过改变材料的结构和性质来减小变形。
热处理变形产生的原因及控制方法
热处理变形产生的原因及控制方法摘要：热处理变形是热处理过程中的主要缺陷之一，对于一些精密零件和工具、模具，常常会因为热处理变形超差而报废。
为此，本文对热处理变形产生的原因进行了阐述，并总结了减少和控制热处理变形的几种方法。
关键词：热处理变形、产生原因、控制方法引言：金属热处理是将金属工件在适当的温度下通过加热、保温和冷却等过程，使金属工件内部组织结构发生改变，从而改善材料力学、物理、化学性能的工艺。
热处理是改善金属工件性能的一种重要手段[1]。
在工件制造中选取合适的材料后，为了达到工艺要求而经常采用热处理工艺，但是热处理除了具有积极作用外，在处理过程中也不可避免地会产生形变。
在实际生产中，热处理产生的变形，对后续工序的影响是至关重要的，有些贵重材料和一些机器中的重要零部件，因变形过大而导致报废。
钢件在热处理过程中由于钢中组织转变时比容变化所造成的体积膨胀，以及热处理所引起的塑性变形，使钢件体积及形状发生不同程度改变[2～5]。
变形是热处理较难解决的问题，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。
正文：1热处理变形的原因在生产实际中，热处理变形的表现形式多种多样，有体积和尺寸的增大和收缩变形，也有弯曲、歪扭、翘曲等变形，就其产生的根源来说, 可分为内应力造成的应力塑性变形和比容变化引起的体积变形两大类[6～11]。
(1) 内应力塑性变形热处理过程中加热冷却的不均匀和相变的不等时性, 都会产生内应力, 在一定塑性条件的配合下, 就会产生内应力塑性变形。
在加热和冷却过程中, 零件的内外层加热和冷却速度不同造成各处温度不一致,致使热胀冷缩的程度不同, 这样产生的应力变形叫热应力塑性变形。
在加热和冷却过程中, 零件的内部组织转变而发生的时间不同, 这样产生的应力变形叫组织应力变形塑性变形。
(2) 比容变形在热处理过程中, 各种相结构的组织比容不同,在相变时发生的体积和尺寸变化为比容变形。
比容变形一般只与奥氏体中碳和金元素的含量、游离相碳化物、铁素体的多少、淬火前后组织比容变化差和残余奥氏体的多少和钢的淬透性等因素有关。
浅谈金属材料热处理变形的影响因素及控制策略
浅谈金属材料热处理变形的影响因素及控制策略金属材料的热处理变形是指在热处理过程中，由于温度、应力和相变等因素的影响，导致材料发生形状改变的现象。
热处理变形直接影响着材料的性能和工艺性能，因此控制热处理变形对于确保材料的质量和性能非常重要。
金属材料在热处理过程中的变形是由以下几个因素共同影响的：1. 温度：温度是控制热处理变形的关键因素之一。
随着温度的增加，金属材料的热膨胀系数也会增大，从而引起材料的线膨胀和体膨胀。
高温还会引起金属材料的晶粒生长和相变，进一步影响材料的力学性能和结构。
2. 应力：应力是热处理变形的另一个主要因素。
在热处理过程中，金属材料会受到内部和外部的应力作用，从而引起形变。
内应力来自于材料本身的结构和组织状况，外应力则来自于热处理工艺的施加。
合理控制应力的大小和方向可以有效减小材料的变形量。
3. 变形温度和变形速率：变形温度和变形速率也会对热处理变形产生影响。
当变形温度较高时，金属材料的塑性较好，变形量也会增大。
而当变形速率较快时，金属材料的应变速率较大，可能引起材料的结构和组织状况发生变化，导致材料的变形性能降低。
1. 设计合理的热处理工艺：根据金属材料的特性和要求，合理确定热处理温度、时间和冷却速率等工艺参数。
通过控制热处理过程中的温度变化和应力分布，可以减小材料的变形量。
2. 选用合适的材料和组织状态：选择具有较好抗变形性能的金属材料，并对其进行适当的变形控制，如降低晶粒尺寸、调整相比例等。
通过合理调控材料的微观结构和组织状态，可以减小材料的变形量。
3. 控制变形温度和变形速率：根据金属材料的特性和要求，控制变形过程中的温度和变形速率。
可以通过调整变形温度和变形速率来降低材料的应变速率，减小材料的变形量。
金属材料热处理变形的影响因素和控制策略分析
金属材料热处理变形的影响因素和控制策略分析金属材料热处理变形是指在金属材料加热至一定温度下进行调质、退火等热处理过程中产生的形状和尺寸变化。
热处理变形对金属材料的性能和形状稳定性具有重要影响，因此需要进行相关因素的分析和控制策略的制定。
一、影响因素分析：1.温度：温度是影响金属材料热处理变形的关键因素。
加热温度的选择应根据材料的组织结构和性能要求合理确定。
温度过高会引起过热和晶粒长大，温度过低则易产生回火效应，因而需要进行准确控制。
2.时间：时间是影响金属材料变形的重要因素。
加热时间过短可导致材料组织不均匀，加热时间过长则容易使材料产生过硬化或晶粒粗化等问题。
需要根据材料的热处理工艺要求确定适当的加热时间。
3.冷却速度：冷却速度对热处理变形具有显著影响。
较快的冷却速度可以有效控制组织结构和性能的变化，但过快的冷却速度也会引起金属材料的变形和应力集中等问题。
在确定冷却速度时需要综合考虑材料的组织结构和性能要求。
4.加热方式：热处理中常用的加热方式有淬火、退火、正火等。
不同的加热方式对材料的热处理变形有不同的影响。
淬火和正火等快速加热方式常导致材料的内应力集中和变形，而退火则可以在减小变形的同时改善材料的组织结构。
二、控制策略分析：1.优化工艺参数：通过优化温度、时间和冷却速度等工艺参数的选择，可以有效控制金属材料的热处理变形。
针对不同的材料和要求，选择合适的工艺参数，可以在满足性能要求的前提下尽量减小变形。
2.改进设备和工艺：采用先进的热处理设备和工艺，可以提高热处理的控制精度和一致性，降低金属材料的热处理变形。
采用专用的热处理设备、控制加热速率和冷却速率等方法可以减小材料的变形。
3.适当应用机械力：在热处理过程中适当应用机械力可以改善材料的组织和尺寸稳定性。
例如在热拉伸过程中通过控制拉伸力和变形速度来改善材料的尺寸精度和形状稳定性。
金属材料热处理变形受多种因素的影响，需要综合考虑材料的性质和热处理要求来选择适宜的控制策略。
热处理铝变形的控制
热处理铝变形的掌控铝的热处理（固溶热处理、淬火和时效）是确保达到所需的机械和腐蚀性能的关键过程。
在这些步骤中，淬火可能是全部操作中最关键的。
假如淬火太快，性能充足，但零件可能有过度变形或残余应力。
这可能导致由于残余应力缩短寿命或导致额外的非增值矫直组件。
铝的典型热处理包含约525°C的溶液热处理，以确保全部溶质都在溶液中。
然后，部件通常被淬火成水或聚合物淬火剂。
淬火后，零件再进行矫直。
假如零件在淬火后不能立刻矫直，则将零件放入零度以下的冰箱中（通常在28°C），以防止由于自然老化而硬化。
一旦有充分的时间，就把零件从冰箱里拿出来，让它们变暖到室温。
然后对零件进行矫直。
零件是自然老化的，取决于合金和所需的回火。
然后，零件在高温（121°C到176°C）下人工老化，以达到所需的最后性能和回火。
淬火是铝热处理中关键的一步。
淬火的目的是通过快速冷却到室温来保管在溶液热处理温度下形成的固溶体。
淬火是过饱和和扩散速率的平衡。
假如淬火太快，则性能得到了提高，但零件可能发生变形或翘曲。
假如淬火太慢，则会发生过多的晶界沉淀。
这除去了溶质的老化，对腐蚀性能有不利的影响。
一般来说，最高的强度和耐蚀性是与最快的淬火速度相关的。
然而，在淬火过程中发生的翘曲或变形的数量往往随着冷却速度的加添而加添。
一般来说，最佳淬火速率是达到性能的最慢淬火速率。
铝极简单产生变形。
在固溶热处理过程中，所使用的温度特别接近液相线温度。
这导致在典型的固溶热处理温度下具有很高的塑性和较低的强度。
铝除了在高温下强度较差外，还有较大的线膨胀系数。
这导致铝在固溶热处理过程中大量生长，在淬火过程中收缩。
假如零件受到管束，那么零件就会产生高应变和应力。
假如这些应力超过温度下的屈服强度，那么就可能发生零件的永久凝固，导致零件变形。
这说明零件的置位和管束对掌控零件的变形是很紧要的。
热处理前的残余应力铝零件通常是锻造，铸造，或成型前热处理。
复杂零件淬火畸变控制
复杂零件淬火畸变控制董立【摘要】复杂零件的淬火变形是不可避免的,用常规方法很难控制变形.通过工艺分析及试验,采用密封箱式多用炉淬火解决了变形难题.【期刊名称】《大型铸锻件》【年(卷),期】2007(000)005【总页数】2页(P36-37)【关键词】淬火;变形控制;热处理【作者】董立【作者单位】内蒙古北方重工业集团公司工艺材料所,内蒙古,014030【正文语种】中文【中图分类】TG156.341 前言某产品炮尾、闩体等零件是系列火炮中形状结构复杂、设计强度最高的零件。
在产品研制初期为了防止出现淬火变形，按照以往的生产工艺流程进行生产，即粗加毛坯调质热处理达到力学性能后直接加工成型。
但调质后炮尾的硬度常在43HRC以上、闩体的硬度在49HRC以上，给切削加工造成很大困难。
研究半成品状态下淬火既达到要求的力学性能又实现小的淬火变形是本课题攻关的主要任务。
2 技术要求2.1 材料及力学性能见表1表1 材料及力学性能Table 1 The material and its mechanical property零件名称钢号Rp0.2/MPaZ(%)-40℃AKV/JHBW(HRC)炮尾闩体G4335VG4335V≥1250≥1380≥30≥25≥20≥12388～429(49～53)2.2 热处理留量炮尾：抽筒子孔径留量0.2 mm，以该轴为基准磨出的定位基准面留0.3 mm～0.4 mm的加工余量，其余需要热处理后检测的各面也留0.3 mm～0.4 mm的加工余量。
闩体：前镜面、侧面、侧滑道等几个易变形部位均留0.1 mm～0.3 mm的磨量。
3 工艺流程炮尾：电渣重熔-锻造-退火-粗加毛坯-调质(≤300HBW)-下料-粗加工-稳定化回火-半精加工-淬火-精加工。
闩体：电渣重熔-锻造-退火-粗加毛坯-调质(≤300HBW)-下料-粗加工-半精加工-淬火-精加工。
4 淬火变形分析淬火变形主要是由组织应力和热应力叠加引起。
热处理变形与预防方法
热处理变形与预防方法热处理变形有两种类型：一是尺寸的变化，二是零件几何形状的变化。
热处理技术不同，零件尺寸和几何形状的变形及防变形方法亦不相同。
热处理加热奥氏体化过程中，保温时间越长，温度越高，则溶入奥氏体的碳越多，马氏体转变时产生的膨胀越大。
冷却时，马氏体膨胀最大，上贝氏体次之，下贝氏体和屈氏体的体积变化很小。
低温回火时，马氏体发生收缩，收缩量与过饱和的碳含量成正比。
在室温-200℃加热时，部分残余奥氏体会转变成马氏体，出现膨胀。
但该膨胀因200℃附近马氏体发生分解，因此表现上变化不大。
在常规热处理中，零件形状变化的主要原因是热处理加热和淬火时发生的热应力和相变应力。
加热速度过快、相对于加热炉而言零件太大、零件各部分的温度不同，都会导致热变形。
保温时，加工的残余应力会发生释放而产生变形，零件的自重也会导致变形。
冷却时，由于零件不同部位的冷却速度不同，会形成热应力而使零件变形。
即使冷却速度相同，冷却总是表面快，心部慢。
因此，先相变的表面使未相变的心部发生塑性变形。
如果材料中存在合金成分的偏析，或者表面脱碳，则相变应力更不均匀，更易导致零件变形。
另外，如果零件厚薄不均，也会造成冷却速度不同。
在锻件的热处理中，减少变形的零件摆放方式，一是尽可能垂直吊挂，二是垂直放在炉底部，三是用两点水平支撑，支点位置处于全长的三分之一与四分之一之间，四是平放于耐热钢工装上。
在零件的冷却过程中，淬火介质的种类、冷却性能、淬硬性等与变形有关。
冷却性能的变化可通过改变介质的黏度、温度、液面压力、使用添加剂、搅拌等进行调节。
淬火油的黏度越高，温度越高，椭圆形变形越小。
在静止状态下，变形较小。
以下几种方式可有效降低变形：①盐浴淬火；②高温油淬火；③QSQ法；④减压淬火；⑤一槽三段淬火。
盐浴淬火和高温油淬火相似，都是在马氏体转变温度处淬火，使马氏体相变的均匀性增加。
QSQ是双液淬火。
减压淬火是通过降低淬火介质的液面压，从而延长蒸汽膜阶段，高温区的冷却速度下降，使零件各部分的冷却速度均匀。
热处理变形控制及校正方法
热处理变形控制及校正方法在热处理过程中，工件变形是一种不可避免的现象。
变形量保持在一定的要求范围内不影响工件的使用，但变形过大、以至于超出公差要求范围则工件报废，不能使用，造成浪费。
本文通过对多年实际操作经验的总结，从理论上阐述了工件热处理产生变形的原因，并联系生产实际，介绍了在热处理各个环节中产生变形的因素并极具针对性的介绍了控制各种产生变形的因素，诸如：分级淬火、等温淬火、预冷淬火等热处理控制变形方法及其他确实有效的变形控制方法。
并以实际生产中的产品为例，对比证明了相关控制并减小热处理变形的方法。
以及实际生产过程中，在产生较大变形的情况下，针对不同的产品特性所采取的校型方法。
1、热处理变形产生的原理及危害工件淬火中引起的变形（宏观或微观）是操作中一种常见庛病，碳素钢薄板类工件在淬火前采用综合工艺可以在不同程度控制变形，对于模具钢、高速钢、量具钢可以结合分级淬火、等温淬火、预冷淬火减小变形量。
热处理的各个环节，都存在导致产生变形的因素。
物体的“热胀冷缩”是众所周知的一种现象，钢材同样也是如此，淬火时当高温工件放入淬火冷却剂时，遇冷工件必然会产生收缩。
工件截面上各部分的冷却是有先后的，因此各部分发生收缩也就有了先后，工件表面先冷却、先发生收缩，工件中心后冷却，还没有发生收缩。
这样表面的收缩就必然要受到中心部分的牵制。
这种由于工件表里热胀冷缩的不一致（即有温差）而造成的内应力称热应力。
钢在淬火冷却过程中还要发生奥氏体向马氏体组织的转变过程，由于奥氏体的比容较马氏体小得多，所以在奥氏体向马氏体转变的同时，也就伴随着发生体积的膨胀。
由于工件截面上各部分的冷却速度不一致，因此发生组织的转变和体积的膨胀也就不一致。
工件表面先冷到Ms点，先发生转变和膨胀，而此时中心部分却尚未（或正在）开始发生转变和膨胀，这样表面的体积必然要受到中心部分的约束。
这种由于工件表里组织转变的不一致而造成的内应力称组织应力。
对每一个淬火工件来讲，既有热应力，又有组织应力，问题在于这两种应力综合的结果如何。
零件的热处理变形
工件的热处理变形：主要是由于热处理应力造成的。
工件的结构形状、原材料质量、热处理前的加工状态、工件的自重以及工件在炉中加热和和冷却时的支承或夹持不当等因素也能引起变形。
凡是牵涉到加热和冷却的热处理过程,都可能造成工件变形。
但是,淬火变形对热处理质量的影响最大。
严重的淬火变形往往很难通过最后的精加工加以修正,即使对淬火变形的工件能够进行校正和机加工修整,也会因而增加生产成本。
工件热处理后的不稳定组织和不稳定的应力状态,在常温和零下温度,长时间放置或使用过程中,逐渐发生转变而趋于稳定,也会伴随引起工件的变形,这种变形称为时效变形。
时效变形虽然不大,但是对于精密零件和标准量具也是不允许的。
工件的热处理变形分为尺寸变化(体积变形)和形状畸变两种形式。
尺寸变形归因可相变前后比体积差引起工件的体积改变,形状畸变则是由于热处理过程中,在各种复杂应力综合作用下,不均匀的塑性变形造成的。
这两种形式的变形很少单独存在,但是对具体工件和热处理工艺,可能以一种形式的变形为主。
1>工件热处理的尺寸变化工件在热处理加热和冷却过程中,由于相变引起的体积差造成的体积变形。
2>工件热处理的形状畸变工件热处理的形状畸变有多种原因。
加热过程中残余应力的释放,淬火时产生的热应力、组织应力以及工件自重都会使工件发生不均匀的塑性变形而造成形状畸变。
工件细长，炉底不平，工件在炉中呈搭桥状态放置时,当加热至奥氏体化温度下保温过程中,常因自重产生蠕变畸变,这种畸变与热处理应力无关。
工件在热处理前由于各种原因可能存在内应力,例如,细长零件经过校直,大进给量切削加工,以及预先热处理操作不当等因素,都会在工件中形成残余应力。
热处理加热过程中,由于钢的屈服强度随温度的升高而降低,当工件中某些部位的残余应力达到其屈服时,就会引起工件的不均匀塑性变形而造成形状畸变和残余应力的松弛。
加热时产生的热应力,受钢的化学成分、加热的速度、工件的大小形形状的影响很大。
热处理变形问题的解决办法
热处理变形问题的解决办法一、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。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
序 辫多， 切削加 ’ 嚼火 ， ｌ ： 加工应 力大 ， 种应 力经 这 过加热到 一定 的温度会被 消除 ， 可能 导致零 件发 将 生塑性变形 ． 而变形 的规ｔ ？ ｔ 无法掌握 １ｔ Ｅ ￣＇ （） ３ 渗碳件的 变形是火炮零件 热处理 变形的最 大难 点 渗 碳 件 的用 钢 主要 是 ｌＣ Ｎ ２ １ Ｃ Ｎ３ ２ ｒ ｉ、２ ｒ ｉ 、 ｌ Ｃ２ ｉ ＩＣ ２ ｉ ２ ｒＮ４ ８ ｒＮ４ Ａ、 ＷＡ，这些 材料 渗碳后使 零件
于稳定地控制产 品质量 。 件毛坯 锻造后应该进 行改 零
善 组织的锻后热 处理 ， 并进 行金 相组 织检 查 。
３３ 减 少机械 加 工应 力 ．
火油 、 油 、 热 硝盐 浴 、 浴 、 碱 压缩 空气 等 。但 淬火 冷却 介 质应 严格 按照 相关 的要 求进 行 周期 校 验 ，严 禁 不
理 变 形小 得 多 ． ．
掌撼 （） ２ 火炮 零件的原 材料定额一 般都在零什 成晶
重 量 的 两 倍 以 Ｊ． 零 件 毛坯 剑 成 品 ， 机 械 加 【 一从 其
３２ 严格控制原材料 的冶金质量和锻造质量 ． 原材料 ｎ 冶 金质 缝和锻 造质 憾对零 件 在热处 勺
理 过 程 中 的 变 形 影 响 很 大 ．钢 的 化 学 成 分 的 均 匀 性 、钢 叶 杂 质 元 素 和 非 金 属 夹 杂 物 的 含世 和 分 布 、 ｜
同时期生产其变形 不一致 。 因此 ， 于形状 复杂 、 对 热处
理 工序较多 的关 重零件应 选用 固定 的钢厂供货 ， 有利
（ ） 理选 用 淬火 冷却 介质 和介质 温 度 ３合
在 保证 淬火 效果 的前提下 尽 量采 用 冷却强 度 比
较弱 的介质 ， 确定 适 当 的介 质 温 度 ， 水溶 液 、 并 如 淬
合格使 用 。 目前 ， 国内外 已研制 出 了许 多新 型的冷 却
对 于 形状 复杂 的火 炮 零件 ， 于其 机 械 加工 切 由
削量 大 ， 加工 应 力较 大 ， 其 为此 ， 机 械加 工 过程 中 在
应严 格 控 制 一 次 切 削量 ， 时 ， 工 艺 路 线 设 计 上 同 在 应适 当增 加 去应 力 回火 的 中间工 序 ， 消除 机 械加 工
维普资讯
火炮 零件 热 处理 变形 的控 制
邢 宗跃 ， 高波 勇
（９ ４ ７厂 ， 庆 ４ ０ ７】 重 ００ ）
既能保持较 高的 表皿硬度 ， 义能保持零 件心 部良好 的综合机械性 能 ．＝ ｆ 足这种 材料经 热处理后沿纤 维 ｝ ｌ 疗向的收缩 比其它材料 突｝ ＿巾于渗碳 后渗碳层往 １ Ｊ
皇 织 转变和热胀 冷缩的不 同时性 ， 织转变的 不同 Ｈ 组 时性 使 Ｉ ： 件在热 处 过程 中产 组织应 力， 热胀 冷
缩 的 间 时 性 使 Ｌ件 在 热 处 理 Hale Waihona Puke 程 中 产 生 热 应 力 ．
３ 控制 火炮零 件热 处理 变 形的措 施
３１ 合理设计热处理技 术要求 ．
件 在 热 处 理过 襁 中 产 生 变 形 。
求 ， 仆 人员应该 弩虑到零件加 Ｉ Ｉ 殳 ： 的可行性 和ｎ 括 性 对于热处瑚 强度硬度 要求较高 、 形状 又 比较复 杂 的零件 ，选用 的材料应 该具有较 商的淬透性 ， 以
２ 火炮 零件 的热处 理变 形特 点
（ ） 件各部位尺 寸麓 弹大 ， １零 形状复 杂 ， 处理 热
过 程 中 极 容 易 』 变 形 ， 变 形 规 律 不 明 显 。 易 生 凡 ：
避 免在热 处理过 程 中使 用较 强烈 的淬 火介 质而使
变 形 增 大 。 对 于 化 学 热 处 理 的 选 用 ． 在 满 足 零 件 廊
Ｉ ： 能的前提下 ． 可能选用变 形较小 的化 学热处理 尽 【 ． 艺 如选用渗氮工 艺比选用 渗碳淬 火工艺的热处
锻 造温度 和锻 造比 、 锻造后 的金脯纤维 流线等方 面 拄 制 得 好都会 导致零 件在热 处理 过程 中产生 畸
维普资讯
毳 ＿
变， 而且 这些方 面的质量波 动也将造成 同一零件 在不 起 的热 应 力变 形 。
慧
～～ 一
或渊质 处理 ， 后再进 行淬 火处理 ， 然 通过 二次 高温
加 热 冷 却 和 组 织 转 变 ． 零 件 沿 纤 维 方 向 的 收 缩 相 使
当严重 ． 闭锁 机头 、 如 滑简等零 件 ， 长度 向的收 其
缩 可 能 达 到 １ｌ１ Ｉ１． ｌ］ （ 由 于 火 炮 零 件 加 工 多 属 于 多 品 种 ， 批 量 ４） 少
火 炮 零 件 的 热 处 删 变 形 胚 一 直 是 热 处 理 生 往 存 在 糟 刚 状 碳 化 合 物 ， 渗 碳 之 后 必 须 采 用 正 火 在
产过 程控制 ｔ 人的难题 ， 如何解 决好火炮零件 ｆ 最 的热处理变形问题 是稳定 和提 高产品质域 、 降低 质
量成 本 的 一 个 关键 部 分 ． ．
在 产 品 设 计 过 程 中 ， 零 件 的 材 料 和 热 处 理 要 对
热 处理 变形ｉ 是凶为 ｌ 件在 热处理 盘 程 中因组 织 Ｆ 丁 ￡
应力和热应 力共同作用 ｆ产生的尺寸和 形状变化 。 ￣ ｆ ＂ ｉ
除此 以外， 工件材料 的 冶金和锻 造缺 陷 ． 机械 Ｊ 一 ＪＬ ¨ 应力 ， ‘ Ｊ 件在加热时 的牧央方式不 合理也会 导致 工
１ 热处 理变形 机理
由于 热 处理 １ 热 和冷却过 程 ｒ 工 件各 部 Ｉ ＝ Ｉ ｌ Ｊ
位 、 件 裘 层 和 心 部 的 加 热 币 冷 却 一 致 。 致 其 工 ¨ 导
的性质 ，在生产过程 ・ 其投料 和加工状 态变化大 ． Ｉ 质量控制 的稳定性 和雨复性 差， 成同一零件 在不 造 同叫期的热处弹 变形程 度不 一致