模具钢工件热处理变形的一般规律-淬火变形的趋势

高度大于直径的圆柱状模具钢工件淬火冷却时，在马氏体点Ms以上时，变形主要由热应力所引起，随冷却时间的不同，其变形过程中如图所示。τ1表示冷却刚开始，心表温差尚小，形成的瞬间时热应力尚未达到钢在该温度下的屈服强度。τ2表面随着冷却的继续进行，心表温差的增大，瞬时热应力也不断增大，由于表面温度比心部温度低，表面材料的屈服强度比心部高，当表面瞬时拉伸热应力尚未达到材料的屈服强度时，心部的瞬时压缩热应力已经达到材料的屈服点使心部开始发生压缩塑性变形。τ3表示随着热应力的增大，心部的塑性变形量也随之增大。τ4表示冷却后期，塑性变形结束，残余热应力形成。由于心部在瞬时热应力作用下，产生了压缩变形，结果使得圆柱体高度缩短，直径变粗，由于圆柱体中部比两端冷却慢，其心部塑性更好，压缩变形更大，最终造成腰鼓状变形。直径大于厚度的圆盘件，则厚度增大，直径缩小。

用同样的分析方法可以说明，在Ms点以下，由于瞬时组织应力的作用，工件变形的趋势是沿最大尺寸方向伸长，沿最小尺寸方向收缩，表面内凹，棱角变尖，对于长度大于直径的圆柱体工件，具体表现为心部被拉长，直径变细，长度增加。实际生产中，淬火冷却时既有瞬时热应力，也有瞬时组织应力，由于它们引起的变形相反，工件最终的变形，是两种应力引起的变形的叠加。

带有孔或型腔的工件的变形情况要复杂些。对于壁厚小于高度的带圆孔的工件，分析其淬火变形规律时，可以设想把工件沿纵向剖开分解成若干个单元件，每个单位可近似地看成一个小圆柱体，在瞬时热应力作用下，每个小单元的体组成的孔型工件，必然是内孔收缩，外径增大。用同样的方法可以说明在瞬时组织应力作用下，工件内孔胀大，外径收缩。

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