鍛件的加熱與變形
當(dāng)加熱大型鍛件時，存在殘余應(yīng)力或者加熱不均勻，均可產(chǎn)生變形。殘余應(yīng)力主要來源于加工過程。當(dāng)存在這些應(yīng)力時，由于隨著溫度的升高，鋼的屈服強(qiáng)度逐漸下降，即使加熱很均勻，很輕微的應(yīng)力也會導(dǎo)致變形。
一般，鍛件的外緣部位殘余應(yīng)力較高，當(dāng)溫度的上升從外部開始進(jìn)行時，外緣部位變形較大，殘余應(yīng)力引起的變形包括彈性變形和塑性變形兩種。
加熱時產(chǎn)生的熱應(yīng)力和想變應(yīng)力都是導(dǎo)致變形的原因。加熱速度越快、鍛件尺寸越大、截面變化越大，則加熱變形越大。熱應(yīng)力取決于溫度的不均勻分布程度和溫度梯度，它們都是導(dǎo)致熱膨脹發(fā)生差異的原因。如果熱應(yīng)力高于材料的高溫屈服點，則引起塑性變形，這種塑性變形就表現(xiàn)為“變形”。
相變應(yīng)力主要源于相變的不等時性，即材料一部分發(fā)生相變，而其它部分還未發(fā)生相變時產(chǎn)生的。加熱時材料的組織轉(zhuǎn)變成奧氏體發(fā)生體積收縮時可出現(xiàn)塑性變形。如果材料的各部分同時發(fā)生相同的組織轉(zhuǎn)變，則不產(chǎn)生應(yīng)力。為此，緩慢加熱可以適當(dāng)降低加熱變形，采用預(yù)熱。
此外，由于加熱中因自重而出現(xiàn)“塌陷”變形的情況非常多，加熱溫度越高，加熱時間越長，“塌陷”現(xiàn)象越嚴(yán)重。
鍛件冷卻與變形
冷卻不均時將產(chǎn)生熱應(yīng)力導(dǎo)致變形發(fā)生。因工件的外緣和內(nèi)部存在冷卻速度差異，該熱應(yīng)力是不可避免的，淬火情況下，熱應(yīng)力與組織應(yīng)力疊加，變形更為復(fù)雜。加之組織的不均勻、脫碳等，還會導(dǎo)致相變點出現(xiàn)差異，相變的膨脹量也有所不同。
總之，“變形”是相變應(yīng)力和熱應(yīng)力共同所致，但并非全部應(yīng)力都消耗在變形上，而是一部分作為殘余應(yīng)力存在于鍛件中，這種應(yīng)力就是導(dǎo)致時效變形和時效裂紋的原因。
因冷卻二導(dǎo)致的變形表現(xiàn)為以下幾種形式：
1）鍛件急冷初期，急冷的一側(cè)凹陷，然后轉(zhuǎn)為凸起，結(jié)果快冷的一面凸起，這種情況屬于熱應(yīng)力引起的變形大于相變引起的變形。
2）由熱應(yīng)力所引起的變形是鋼料趨于球形化，而由相變應(yīng)力所引起的變形則使之趨于繞線軸狀，因此淬火冷卻所致的變形表現(xiàn)為兩者的結(jié)合。
3）僅對內(nèi)孔部分淬火時，內(nèi)孔收縮。將整個環(huán)形鍛件加熱整體淬火時，其外徑總是增大，而內(nèi)徑則根據(jù)尺寸的不同時漲時縮，一般內(nèi)徑大時，內(nèi)孔漲大，內(nèi)徑小時，內(nèi)孔收縮。
