工件發(fā)生了淬火變形婚度，指的是工件上某些部位發(fā)生了超過圖樣公差的變形。本文把工件上發(fā)生變形的部分和與之相關(guān)連的部位合稱為該工件的參與淬火變形部位官卡。參與淬火變形部位指的是工件上多個部位的總體蝗茁，須根據(jù)實(shí)際工件的(變形)情況來確定。在已發(fā)生淬火變形的工件上剥乍，參與了淬火變形的不同部位的硬度可能基本相同泊术，也可能有明顯差異候赏。硬度差異反應(yīng)出這些部位的淬火轉(zhuǎn)變產(chǎn)物(即組織)之不同。由于不同的組織有不同的比容沃菩，比容差本身及其在淬火過程中的作用必然對淬火后的變形有直接的影響盯媚。由于這樣的原因，本文把最終發(fā)生了淬火變形的工件分為兩類伐薯。第一類:因裝爐時(shí)的沖撞弥禀，淬火加熱中工件的裝掛或堆放不當(dāng)匣诉，以及出爐轉(zhuǎn)移到淬火介質(zhì)過程中所受的外力或自重引起的變形诡岂。這類變形容易從操作方法和裝掛方式入手去解決。第二類：工件參與淬火變形部位有明顯或不明顯的硬度差異曾瞪，也可能伴有淬火開裂登鄙。在第二類情況下，引起變形的原因既有淬火冷卻過程中的應(yīng)力作用掰儿，也有轉(zhuǎn)變產(chǎn)物比容差之最終的影響骤公。

　　本文提出的概念和方法，僅限于用來分析和解決第二類淬火變形問題扬跋。

　　二阶捆、淬火變形工件的冷卻速度帶及減小變形的努力方向

　　作為本方法的基礎(chǔ)，先引進(jìn)淬火變形工件的硬度-冷速曲線钦听、冷卻速度帶及其跨區(qū)等概念洒试。

　　１．硬度-冷速曲線的分區(qū)及其與淬火變形的關(guān)系

　　為適應(yīng)本文的需要朴上，我們將下方的橫座標(biāo)定為冷卻速度垒棋，并按冷卻速度大小和淬火態(tài)硬度分布，將端淬曲線分成四個區(qū)痪宰。這樣的曲線叼架，我們把它叫作硬度-冷速曲線。

　　劃出的第Ⅰ冷速區(qū)內(nèi)淬火衣撬，工件可以完全淬硬乖订，但因冷速過快，可能產(chǎn)生淬火變形或淬裂具练。

　　第Ⅱ冷速區(qū)內(nèi)淬火垢粮，冷卻速度適當(dāng)，工件可以充分淬硬恐氓。硬度均勻說明可能參與淬火變形部位的淬火轉(zhuǎn)變產(chǎn)物基本相同抬奠，因此，工件淬火冷卻中可能引起淬火變形的過程中的應(yīng)力也不會很大叛剩。結(jié)果蚓绞，最終的淬火變形也就相當(dāng)小泉疆，通常能屬于控制變形的最佳壯態(tài)。故本文把第Ⅱ冷速區(qū)叫做微變形區(qū)雌吱。

　　在第Ⅲ冷速區(qū)內(nèi)淬火滑攘，由于硬度-冷速曲線走勢很陡，工件上參與變形部位之間的較小冷速差都會引起相當(dāng)大的硬度變化盼蝴，也即轉(zhuǎn)變產(chǎn)物相當(dāng)大的組織差和比容差超璧。因此，在第Ⅲ冷速區(qū)淬火時(shí)卖织，可能引起淬火變形的因素既有過程中的嘴缓，也有最終的。這就是在此區(qū)淬火變形大的原因萤晴⊥戮洌總起來說，在此區(qū)淬火后變形大店读，硬度高低不均嗦枢，且硬度不足。

　　在第Ⅳ冷速區(qū)屯断，即過慢冷速區(qū)內(nèi)淬火文虏，工件上可能參與淬火變形部位獲得的冷速很低，各部位間溫差小殖演，加上各部位都遠(yuǎn)未淬硬氧秘，最終轉(zhuǎn)變產(chǎn)物也基本相同，故變形小剃氧。

　　2．工件上參與淬火變形部位的冷卻速度帶

　　變形工件上參與變形的各部位之間得到的冷卻情況不同敏储，是造成最終淬火變形的原因。實(shí)際工件是個實(shí)體朋鞍，它上面參與變形部位的不同冷速必然落在硬度-冷速曲線上一定范圍內(nèi)已添。本文把這些不同冷速所達(dá)到的范圍叫做該工件在所經(jīng)受的淬火條件下參與變形部位的冷卻速度帶，以下簡稱為該工件的冷卻速度帶滥酥。工件上參與變形部位間的冷卻速度相差小鹰觅，它的冷卻速度帶就窄；相反棍丽，它的冷卻速度帶就寬田蝠。

　　冷卻速度帶的確定方法：拿到一個發(fā)生了淬火變形的工件，首先找到它上面發(fā)生了淬火變形的部位慈翔，再連同其相鄰或相關(guān)的部位权塑，合而成為該工件上參與淬火變形部位。接著檢查參與變形部位內(nèi)外表面的硬度因镊，并憑測出的最高和最低硬度值在所用鋼種的硬度-冷速曲線圖上找到兩個相應(yīng)的冷卻速度值托茅，把這兩個冷卻速度值水平連接起來武慨，即構(gòu)成該工件的冷卻速度帶。舉例來說层焚，有一筒狀工件行掰，50Cr材質(zhì)，經(jīng)770℃加熱后水淬1.5秒再轉(zhuǎn)油冷岸腔。淬火后未發(fā)現(xiàn)淬裂坪江，但有明顯的變形:兩端孔徑增大，呈雙頭喇叭形脑溢。因工件形狀簡單僵朗，且變形牽涉面大，可以把整個工件都看成參與變形部位焚志。檢查該變形工件內(nèi)外表面的硬度后發(fā)現(xiàn)衣迷，筒兩端硬度約55HRC畏鼓，而內(nèi)孔中部只有35HRC酱酬。從手冊上查出50Cr鋼的端淬火曲線，取其中線作出本工件的硬度-冷速曲線云矫。由淬火硬度最高的端頭部位(B)之55HRC找到冷速點(diǎn)b膳沽。再由淬火硬度最低的筒內(nèi)中間部位(A)之35HRC找到冷速點(diǎn)a。連接a让禀、b兩點(diǎn)的帶ab即為該工件的冷卻速度帶挑社。按照相似的方法步驟，可以畫出其它淬火變形零件的冷卻速度帶巡揍。需要說明的是痛阻，如果工件上有內(nèi)孔(或凹陷部位)而且在該部位或鄰近部位發(fā)生了淬火變形，則該部位就屬于參與變形部位奸桃，在確定該工件的冷卻速度帶時(shí)音拢，就需要將該工件的內(nèi)孔或凹陷部位剖切開，測量該部位的表面硬度葬陡。

　　3．冷卻速度帶的跨區(qū)情況

　　實(shí)際生產(chǎn)中丈蛇，不同工件的鋼種、形狀大小阁巨、熱處理?xiàng)l件以及工藝方法有很大差異抬宽，它們的冷卻速度帶必然有寬有窄。當(dāng)工件的冷卻速度帶比較窄時(shí)岸寿，可能只落入某一個冷速區(qū)硝僻，比如，只落入第Ⅰ践斟、Ⅱ毕沫、Ⅲ或Ⅳ冷速區(qū)悍蔫，相應(yīng)的變形情況如圖1所示。當(dāng)工件的冷卻速度帶比較寬時(shí)橱奶，往往要跨越兩個甚至兩個以上的冷速區(qū)盯桦。比如，工件的冷速帶就跨越Ⅱ渤刃、Ⅲ兩個冷速區(qū)拥峦。又如，有一種65Mn制的大圓鋸片卖子，直徑1600mm略号，厚8mm，在專用的槽式電阻爐中垂直懸掛加熱后洋闽，直接放入有循環(huán)攪動的淬火槽中淬火玄柠，淬火液為一種聚合物水溶液，水溫約25℃诫舅。淬火后工件有相當(dāng)嚴(yán)重的翹曲變形羽利。出槽后檢查發(fā)現(xiàn),圓鋸片邊沿齒口部位有幾處淬裂。硬度檢查結(jié)果,邊沿部分(B)最高硬度62HRC刊懈，而近中間部位(A)的硬度最低為30HRC这弧。對于這樣薄而大,變形嚴(yán)重的工件,也宜把工件之整體都看成參與變形部位。

　　按前述方法虚汛，確定該圓鋸片的冷卻速度帶ab匾浪。由于該圓鋸片邊沿齒口處已淬裂，說明該部位已進(jìn)入第Ⅰ冷速區(qū)珊辛。而在近中間部位淬火態(tài)硬度只有30HRC蚜烹，未淬硬，說明該部位已進(jìn)入第Ⅲ冷速區(qū)障渡。這樣,整個圓鋸片就跨越了Ⅰ报案、Ⅱ、Ⅲ共三個冷速區(qū)绑僵。對于本例中薄而大的工件谴眶，同一次淬火冷卻中跨越三個冷速區(qū)，就很容易發(fā)生嚴(yán)重變形池致。

　　4．減小工件淬火變形的努力目標(biāo)

　　通常宰蘸，對工件淬火效果的要求是：獲得高而且均勻的淬火硬度、足夠的淬硬深度剥犯、不淬裂且無淬火變形捂臣。顯然，按本文的分析原理和方法，只有當(dāng)工件上參與變形部位的冷卻速度帶落入第Ⅱ冷速區(qū)堡掏，才能獲得這種淬火效果应结。據(jù)此本文減小工件淬火變形的措施和方法，均以使工件上參與變形部位的冷卻速度泉唁，即該工件的冷卻速度帶完全落入其第Ⅱ冷速區(qū)為努力目標(biāo)鹅龄。實(shí)現(xiàn)這個目標(biāo)，就可以控制變形亭畜。以下歸納的做法都是以此為目標(biāo)的措施扮休。

　　5．對硬度差異法的解釋

　　眾所周知，淬火變形是鋼件淬火冷卻中的熱應(yīng)力和組織轉(zhuǎn)變應(yīng)力共同作用的結(jié)果拴鸵。這里所說的工件的冷卻速度帶的寬窄玷坠，反應(yīng)的正是這種共同作用的大小。共同作用力大的劲藐，其冷卻速度帶寬八堡，該共同作用力就大，而冷卻速度帶窄的聘芜，該作用力就小兄渺。而工件的硬度-冷速圖線上第II區(qū)的寬窄，反應(yīng)的是該工件的變形要求露揽。變形要求嚴(yán)的专运，第II區(qū)窄酵吴；變形要求松的屏部，第II區(qū)寬。使工件的冷卻速度帶完全落入其第II區(qū)中律腊，也就是把該工件淬火冷卻中的熱應(yīng)力和組織轉(zhuǎn)變應(yīng)力的共同作用力的大小控制在不引起超差變形的范圍藐捉。硬度差異法從工件淬火態(tài)硬度差異入手去分析解決變形問題，其本質(zhì)上就是通過控制這種硬度差異的大小和范圍來控制工件淬火中的熱應(yīng)力和組織應(yīng)力的復(fù)合作用大小辑蛔，從而控制淬火變形氛玛。

　　三、減小淬火變形的改進(jìn)方向

　　1．整體移動冷卻速度帶

　　通過整個提高或降低淬火冷卻速度等措施昔主，使工件的冷卻速度帶整體移入該工件的第Ⅱ冷速區(qū)蹂勺。這種方法適用于工件的冷卻度帶比較窄，發(fā)生淬火變形的原因是其冷卻速度帶整個或局部落入或伸到了第Ⅰ或第Ⅲ冷速區(qū)字钓。

　　當(dāng)工件上有局部或全部參與變形部位淬火硬度偏低時(shí)携帘，說明該部分淬火冷速進(jìn)入了第Ⅲ冷速區(qū)。按照上面提出的解決辦法姊象，為消除這種淬火變形旨椒，可以采取提高整個工件的淬火冷卻速度，適當(dāng)提高淬火加熱溫度，以及改用淬透性更好的鋼種制做該工件等措施之中的一個或幾個综慎，就可以使該工件的冷卻速帶發(fā)生移動并進(jìn)入第Ⅱ冷速區(qū)涣仿，從而消除該淬火變形。

　　當(dāng)工件發(fā)生變形且淬火硬度高或同時(shí)發(fā)現(xiàn)有淬裂示惊，說明部分或全部參與淬火變形部位進(jìn)入了該工件的第Ⅰ冷速區(qū)好港。解決這類變形問題的措施有降低該工件的淬火加熱溫度，降低整個工件的淬火冷卻速度以及改用碳量及合金元素含量稍低的鋼種等米罚，目的在使工件的冷卻速度帶整個移入第Ⅱ冷速區(qū)媚狰。