殘余應力變形

變形是由于制造和熱處理過程中的不一致因素導致的不均勻和不期望的形變或尺寸變化。

影響變形的主要因素有：材料屬性、零件的幾何形狀、尺寸以及重要部件的殘余應力狀態(tài)。

殘余應力可以足夠強到超過材料的屈服強度，然而一旦超過屈服強度，零件就會發(fā)生塑性變形。熱處理是*常用的消除殘余應力的方法之一，但是也不*證總能將殘余應力降低到材料的屈服強度以下而不導致材料變形。

由于相變引起的體積變化也可能產(chǎn)生強大的殘余應力，而這個殘余應力也可能會超過屈服強度并導致變形。當零件加熱后快速冷卻時，具有密集堆積的面心立方 (fcc) 結(jié)構(gòu)的奧氏體就會轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂兴缮⒍逊e的體心四方 (bct) 結(jié)構(gòu)的馬氏體。

這種轉(zhuǎn)變會導致材料的體積膨脹，從而為碳原子填充創(chuàng)造更多空間，具有高碳百分比的結(jié)構(gòu)會形成殘余應力并變成扭曲的晶格結(jié)構(gòu)。

導致制造和熱處理過程中材料變形的因素有如下幾類：

1. 熱處理前：材料的成分、均勻性和強度等屬性會影響材料變形的機械性能，而殘余應力的大小和分布也會影響熱處理前的材料變形，例如尖角等處的應力升高也會導致變形，因此零件的設計和幾何形狀也是很重要的參數(shù)，設計中應使用圓角將應力分布到更廣泛的區(qū)域。當應力升高與殘余應力相結(jié)合時，變形和翹曲可能會變得更強，彎曲也是由殘余應力引起的一種變形。

2. 熱處理預熱過程中：在此步驟中，零件的形狀變化是由于熱應力的釋放產(chǎn)生的，由于相變引起的任何體積變化都可能導致變形的發(fā)生。

3. 表面硬化過程中：當溫度較高且長時間保持恒定時，由于相變引起的任何體積變化都會再次導致變形的發(fā)生。根據(jù)蠕變強度和材料幾何形狀的關系，高溫尤其是持續(xù)的高溫可能會導致金屬蠕變，而由于蠕變引起的變形在長而扁平的零件中是很常見的。

4. 淬火和冷卻過程中：淬火的介質(zhì)類型、冷卻梯度不均勻、冷卻速度等冷卻特性影響著變形特性。表面粗糙度是另一個與淬火和冷卻期間變形有關的參數(shù)，由于變形，表面粗糙度會加速裂紋的形成。

5. 淬火后加工期間：通過對零件進行彎曲或噴丸工藝的矯正來減少變形是有必要的。零件在冷卻時經(jīng)常會發(fā)生變形；當零件仍然很熱時，通過矯正可以減少裂紋的形成，通過增加尺寸穩(wěn)定性對零件進行二次加熱可以減少變形。

正如在多項研究中發(fā)現(xiàn)的那樣，殘余應力與許多其他因素一起作用是導致變形問題的主要因素之一，而殘余應力的測量和評估將有助于了解變形問題的根本原因。