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1、熱處理變形與裂紋工件熱處理后常產(chǎn)生變形和開裂，其結(jié)果不是報(bào)廢，也要花大量工時(shí)進(jìn)行修整。工件變形和開裂是由于在冷、熱加工中產(chǎn)生的應(yīng)力所引起的。當(dāng)應(yīng)力超過彈性極限時(shí)，工件產(chǎn)生變形；應(yīng)力大于強(qiáng)度極限時(shí)，工件產(chǎn)生裂紋。熱處理中熱應(yīng)力和組織應(yīng)力是怎樣產(chǎn)生的？只有不斷認(rèn)識(shí)這個(gè)問題，才能采用各種工藝方法來減小和近控制這兩種應(yīng)力。在加熱和冷卻時(shí)，由于工件熱脹冷縮而產(chǎn)生的熱應(yīng)力和組織轉(zhuǎn)變產(chǎn)生的組織應(yīng)力是造成變形和開裂的主要原因，而原材料缺陷、工件結(jié)構(gòu)形狀等因素也促使裂紋的產(chǎn)生和發(fā)展。后面主要敘述熱處理操作中的變形和開裂產(chǎn)生原因及一般防止方法，也討論原材料質(zhì)量、結(jié)構(gòu)形狀等對(duì)
2、變形和開裂的影響。一、鋼的缺陷類型1、縮孔：鋼錠和鑄件在最后凝固過程中，由于體積的收縮，得不到鋼液填充，心部形成管狀、喇叭狀或分散的孔洞，稱為縮孔?？s孔將顯著降低鋼的機(jī)械性能。2、氣泡：鋼錠在凝固過程中會(huì)析出大量的氣體，有一部分殘留在處于塑性狀態(tài)的金屬中，形成了氣孔，稱為氣泡。這種內(nèi)壁光滑的孔洞，在軋制過程中沿軋制方向延伸，在鋼材橫截面的酸浸試樣上則是圓形的，也叫針孔和小孔眼。氣泡將影響鋼的機(jī)械性能，減小金屬的截面，在熱處理中有擴(kuò)大紋的傾向。3、疏松：鋼錠和鑄件在凝固過程中，因部分的液體最后凝固和放出氣體，形成許多細(xì)小孔隙而造成鋼的一種不致密現(xiàn)象，稱為疏
3、松。疏松將降低鋼的機(jī)械性能，影響機(jī)械加工的光潔度。4、偏析：鋼中由于某些因素的影響，而形成的化學(xué)成份不均勻現(xiàn)象，稱為偏析。如碳化物偏析是鋼在凝固過程中，合金元素分別與碳元素結(jié)合，形成了碳化物。碳化物（共晶碳化物）是一種非常堅(jiān)硬的脆性物質(zhì)，它的顆粒大小和形狀不同，以網(wǎng)狀、帶狀或堆集不均勻地分布于鋼的基體中。根據(jù)碳化物顆粒大小、分布情況、幾何形狀、數(shù)量多少將它分為八級(jí)。一級(jí)的顆粒最小，分布最均勻且無方向性。二級(jí)其次，八級(jí)最差。碳化物偏析嚴(yán)重將顯著降低鋼的機(jī)械性能。這種又常常出現(xiàn)于鑄造狀態(tài)的合金具鋼和高速鋼中。對(duì)熱處理工藝影響很大，如果有大塊碳化物堆集或嚴(yán)重帶
4、狀分布，聚集處含碳量較高，當(dāng)較高溫度淬火時(shí)，工件容易因過熱而產(chǎn)生裂紋。但為了避免產(chǎn)生裂紋，而降低淬火溫度，結(jié)果又會(huì)使硬度和紅硬性降低。碳化物偏析嚴(yán)重將直接影響產(chǎn)品質(zhì)量，降低使用壽命或過早報(bào)廢。5、非金屬夾雜物：鋼在冶煉、澆鑄和冷凝等過程中，滲雜有不溶解的非金屬元素的化合物，如氧化物、氮化物、硫化物和硅酸鹽等、總稱為非金屬夾雜物。鋼中非金屬夾雜物存在將破壞基體金屬的連續(xù)性，影響鋼的機(jī)械性能、物理性能、化學(xué)性能及工藝性能。在熱處理操作中降低塑性和強(qiáng)度而且夾雜物處易形成裂紋。在使用過程中也容易造成局部應(yīng)力集中，降低工件使用壽命。夾雜物的存在還降低鋼的耐腐蝕性能
5、。6、白點(diǎn)：鋼經(jīng)熱加工后，在縱向斷口上，發(fā)現(xiàn)有細(xì)小的裂紋，其形狀為圓形或橢圓形的，呈銀亮晶狀斑點(diǎn)。在橫向熱酸宏觀試樣上呈細(xì)長(zhǎng)的發(fā)裂，顯微觀察裂縫穿過晶粒，裂縫附近不發(fā)現(xiàn)塑性變形，裂縫處無氧化與脫碳現(xiàn)象。這種缺陷稱為白點(diǎn)。白點(diǎn)將顯著降低橫向塑性與韌性，在熱處理中易形成開裂。7、9氧化與脫碳：鋼鐵在空氣或氧化物氣氛中加熱時(shí)，表面形成一層松脆的氧化皮，稱為氧化。表面的碳被“燃燒”使表面的碳分減少或完全失去。這種現(xiàn)象稱為脫碳。鋼的表面脫碳將降低表層機(jī)械性能。對(duì)需淬火的鋼得不到所需的硬度，尤其工具鋼和軸承鋼熱處理時(shí)會(huì)形成淬火軟點(diǎn)。高速工具鋼會(huì)降低紅硬性。氮化零件氮
6、化前表面脫碳，使氮在表層具有很大的飽和度，形成脆性。1、過熱和過燒：鋼在加熱時(shí)，超過正常加熱溫度或保時(shí)間過長(zhǎng)，使奧氏體晶粒過于粗大的現(xiàn)象稱為過熱。這將影響鋼的機(jī)械化性能和工藝性能。鍛造時(shí)過熱是形成裂紋的原因之一。淬火過熱后具有粗大的針狀馬氏體組織，韌性較低，也往往使淬火零件的內(nèi)應(yīng)力增大，產(chǎn)生變形與開裂。過熱還使鋼出現(xiàn)嚴(yán)重的氧化與脫碳。鋼的加熱溫度接近于熔化溫度，沿晶界處產(chǎn)生熔化或氧化現(xiàn)象，稱為過燒。過燒后鋼的強(qiáng)度很低，脆性很大。在鍛造或熱處理時(shí)必然會(huì)裂開，斷口失去金屬光澤。鋼的過燒是無法用熱處理或其它方法補(bǔ)救。2、脆性：金屬材料，由于某些原因受力突然斷裂
7、，其韌性（有時(shí)是塑性）強(qiáng)烈下降，其它機(jī)械性能下降不大或不變（有的性能甚至反而上升如硬度），在斷裂的過程中沒有明顯的變形特征，這種現(xiàn)象稱為脆性。脆性將顯著地降低鋼的沖擊韌性與塑性，產(chǎn)生一次斷裂。3、疲勞：金屬長(zhǎng)期受不同形式的交變負(fù)荷作用時(shí)，在工作應(yīng)力顯著低于抗拉強(qiáng)度的應(yīng)力下發(fā)生斷裂的現(xiàn)象稱為疲勞。二、熱處理基本應(yīng)力:熱處理基本的內(nèi)應(yīng)力可分為：工件因內(nèi)外溫差所引起的內(nèi)應(yīng)力稱為“熱應(yīng)力”；工件內(nèi)外組織不同時(shí)轉(zhuǎn)變，或同一截面存在著組織不同造成比容差異所引起的內(nèi)應(yīng)力稱為“組織應(yīng)力”。熱處理后工件中的殘留應(yīng)力，就是在急冷過程中由于上述應(yīng)力疊加作用的結(jié)果，所以又叫“殘
8、余應(yīng)力”。1、熱應(yīng)力：將鋼件加熱到組織轉(zhuǎn)變點(diǎn)（A1）以下，隨即急冷到室溫，工件中
