热处理变形控制及校正方法在实际生产中的应用

1、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

2、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

3、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。当这 两种应力的综合结果超过了钢材的屈服强度（3 s）时，则引起变形，

4、当这 两种内应力综合的结果超过了钢材的强度极限（3 b）时，则将引起钢材发 生开裂的危险。2、变形的控制方法热处理过程中控制变形的方法加热控制法冷却控制法对于厚薄不对称、孔洞不对称，存在直角、尖角、盲孔等，加热前可 以局部绑扎或填堵孔洞，冷却时可采用局部预冷或分先后次序冷却的方法， 还可以通过控制冷却温度，调节残余奥氏体量达到微变形的效果。淬火操作控制方法热处理前控制变形的方法工件从毛坯制造开始，经多道工序后，存在复杂的加工应力，如果将 较大的加工残余应力带入热处理的加热过程，零件热处理后产生的变形量， 很可能会超过预留给热处理工序的加工余量。装炉方式控制法细长轴、条状、薄板类零件，宜垂直吊挂

5、在加热炉中加热（去应力、 加热过程、淬火过程、回火过程）不宜在箱式炉中平放或斜放，齿轮经渗 碳或碳氮共渗后的淬火，必须使用专用淬火压床或专用夹具，以防止产生 翘曲变形。3、生产中应用控制变形方法的实例45#钢垫板380*260*5（ mm淬火变形的控制产品图纸见图3-1，采用多种热处理方式进行对比试验， 具体工艺参数 见表3-1。图 3-1 45# 钢垫板 380*260*5（ mm表3-1 45#钢垫板380*260*5（ mr）i热处理工艺参数对比去应力设备温度时间预执八、（一次）加热设 备/温度保温时间淬火介质停留时间淬火后硬度HRC变形,量回火温度时间工艺标准无无45千瓦箱式电 阻炉9

6、20C10分钟油33 37<无工艺标准无无45千瓦箱式10分钟盐水（静止）58 61>3mm340 C60分钟电阻炉790C自设标准井式低温回火炉米用垂直吊 挂650C、30 分钟缓冷300C以下、空冷600 C20分钟中温盐浴炉840C3分钟160C 硝盐3分钟取出后空冷48 50<垂直吊挂200 C60分钟注：回火后用80100C的510淋酸钠水溶液洗涤工件，时间为 30分钟，然后在防锈槽浸入5分钟后取出。工艺标准采用油淬，变形量能达到标准，但硬度不合格。工艺标准采用亚温盐水淬，硬度能达到标准，但成扭曲变形，回火 热校直所用时间30分钟，变形量为，达不到标准、耗时、效率低

7、。采用自设标准：变形量均小于，硬度均匀，正好在 HRC450之间， 共18块垫板，交验100%合格，这种方法节约时间，提高效率，降低劳动强 度，切实可行。65Mn样板体淬火变形的控制图3-2 65Mn样板体产品图纸见图3-2，采用多种热处理方式进行对比试验， 具体工艺参数 见表3-2。表3-2 65Mn热处理工艺参数对比去应力设 备 温度、时间预热 （一次）加热设 备温度保温时 间淬火介质 停留时间淬火后硬度HRC变形量回火温度 时间工艺标准无无45千瓦箱式10分钟油58 62>无电阻炉840 C自设标 准井式低温 回火炉垂 直吊挂650 C、30 分钟缓冷300 C 以下、空冷600

8、C20分钟中温盐 浴炉800 C5分钟160 C硝盐分级淬火 3分钟取出空冷50 55<垂直吊挂200 C60分钟采用表3-2工艺标准（一）淬火后工件变形，由于 65Mn材质淬火后校型困难，变形问题比较棘手。采用自设标准：因65Mn淬透性比碳钢高，脱碳倾向小，然而过热敏感性较大，锰又使 Ac1、Ac3降低，所以加热温度， 保温时间要注意，故中温盐温度改为800C，保温5分钟，其余数据同表3-2。共20块供外样板体硬度、变形量均100%达到标准。T10样板淬火变形的控制图3-3样板体产品图纸见图3-3，采用多种热处理方式进行对比试验， 具体工艺参数见表3-3。表3-3 T10样板热处理参数

9、对比去应力设备、温度、时间预热加热设备温度保温时间淬火介质停留时间淬火后硬 度HRC变形量260 C回火60分钟45千瓦160C改进前无无箱式电阻15分钟硝盐64 666365炉 840 °C3分钟井式回火600 C45千瓦180C实验炉垂直吊30分箱式电阻12分钟硝盐62 6562 64挂 650 C钟炉 820 C3分钟30分钟缓冷300 C空冷实验井式低温 回火炉米 用垂直吊挂 650 C30分钟缓冷300 C空冷600 C30分钟45千瓦箱式电阻炉 800 C炉内先加平垫板10分钟200 C硝盐2分钟60 62<=57 60采用实验（二）数据，生产共30种150块供外件

10、（厚度相同）不同形状、不同尺寸的 工件，一次交验145块合格，合格率97%对于碳素钢45#尺寸较大的薄板、65Mn T10A形状复杂的样板体，其厚度10毫米 以下，采用合理的分级淬火方法，均能达到所需标准。4、生产中应用校正变形方法的实例淬火状态校直法尺寸：© 50*600（mm）,材质：W18Cr4V 技术要求：（6365） HRC 变 形量w mm根据工件冷却到Ms点左右尚存在大量奥氏体、塑性好，易于变形的特 点进行校直，W18Cr4Vr的Ms点为220C，生产中采用300C左右（工件从 油中取出后冒白烟，但不着火为宜）必须手法熟练、动作迅速，根据零件 大小适当掌握加压停留时间，

11、并注意适当压反过去（）mm以抵消回火后 变形的恢复，校直过程要在100C以上区域完成，校好后要吊挂，并及时回 火。木工机专用创刃尺寸：600*40*5（mm，材料：65Mn技术要求：（5060） HRC变形 量 mm65Mn的Ms点为270C，生产中采用油中冷却至200C以上取出（冒烟） 铁锤点击校正，要注意控制终校温度和手法的轻重，一般不低于60C，否则易造成断裂，校直后320C加压回火，利用回火过程中的塑性与应力松驰 进行校直，效果好。热点校直法45#钢A型扣箱锥、T10A长剪刃、18CrMnTi花键轴，利用氧、乙炔火 焰等热源小面积加热零件弯曲处，同时加以一定压力或通过热胀冷缩作用 将工

12、件校直，其温度不得超过900C根据材质水冷或油冷，校直后必须低温 回火一次，合金钢热点前最好预热以防开裂。回火余热校直法采用300C以上温度回火工件，利用回火出炉热塑性加压校直，校直后 工件继续空冷。如图4-1的上模镶块，材质45#钢，热处理后硬度要求（3842） HRC图4-1上模镶块表4-1上模镶块热处理工艺参数对比淬火温度保温时间淬火介质校正方 法回火温度、时间工艺 标准(820 830) C6© 13堵孔4050分钟（没烧透）盐水热占校八、八、 直(360 400) C 90120分钟自设 标准840 C60分钟预冷在6© 13孔周 围采用温水降温以达 到整体冷速均匀防止 开裂的目的回火后 带温油 压机380 C120分钟采用自设标准：校直前变形量 ，硬度（5456） HRC校直后，变形量w mm硬度（3941） HRC校直方法还有很多，应结合具体工件，采用合理方法，达到标准要求。 结论： 本文通过对在热处理工艺流程中各种对热处理产品产生变形的因素的 分析，针对各因素特点，通过特定热处理手段及热处理前后的准备工作， 控制热处理产品的变形量。控制方法如下：1、热处理控制方法：包括控制加热方式、控制冷却方法、控制热