工件热处理变形的校直方法

在零件热处理过程中，为了得到要求的马氏体或贝氏体组织，加热结束后的零件要进行快速冷却，因此必然要发生组织的转变，而变形是热应力和组织应力的共同作用的结果，因此零件的热处理变形是无法避免的。如何将零件的变形量控制在合理范围和防止开裂是热处理操作者需重点解决的首要问题。由于零件的材质不同、原始组织的差异、尺寸和形状也不尽相同等，基本原则为加热和冷却尽可能均匀，减少变形和减少应力作用。

尽管采取各种方法来控制零件的淬火变形，但出现变形还是不能完全避免的，因此要对超过变形要求的零件进行校直处理，来实现零件产品质量的过程控，为后续的机械加工奠定基础。下面介绍几种常见的校直方法，在热处理过程中根据零件的具体变形情况而定，有时可以采用几种方法并用，以此达到校直的目的。

(1)冷压校直法 零件热处理后由于内应力的作用产生了扭曲变形，应对零件的凸面最高点施加外力作用，使原伸长部分受到压应力，而短边受到拉应力，使凸面在压应力的作用下产生塑性压缩，使凹面拉伸后伸长。

该方法适用于中碳钢及合金结构钢的退火件、调质件或淬火回火后硬度低于40HRC的零件的校直，多为有色金属棒或板形制件、圆柱形和薄片形零件，同样适用于表面硬、心部软的渗碳件或高淬火件。使用的校直工具有油压机、螺旋压力机、锤头等，压力的大小应根据零件的大小、形状和弯曲量而定。对钻头的校直是在通过校钻头柄部来达到刃部的校直，而小尺寸的轴、杆类零件用手锤校直。对变形为S形弯的零件应分段校直，施压过程应当缓慢进行，防止零件的断裂等，具体的冷压校直方法如图1-34所示。另外正击校直法，也能用于硬度在40HRC左右的零件，一般用铜锤敲击零件的突起部分。

 

(2)热点校直法(加热校直法)利用氧乙炔对零件的局部凸起部位加热点或数点到600~700，然后用水或其他冷却介质快冷，使受热点在冷却过程中通过热胀冷缩产生的热应力，使零件变形符合要求。热点校直应用十分广泛，多用于硬度在40HRC以上零件的校直，诸如含碳量在0.35%~1.3%的碳钢、低碳钢和低合金钢的渗碳件；用于圆柱形零件、板状零件和圆筒形零件，如轴类、管类、圆形零件、刀片等零件的校直。

该方法是在回火后进行的，根据零件的材料性能和技术要求，禁止对同一部位进行二次加热。在实际生产中，热点校直和冷压校直配合使用效果更好。采用加热校直法，其原理为利用局部的热塑性进行加压，达到校直的目的。具体如图1-35所示。

 

(3)锤击校直法(反击校直法)使用高硬度的锤头，对零件的凹面进行敲击，使表面产生压应力的作用，在小块的锤击面积上产生塑性变形，敲击的凹面向两端扩展并延伸达到校直的目的。

锤击校直法主要用于硬度在50HRC以上扁平零件或变形小、细长的圆柱件或片状板件。此法的原理为连续锤击零件凹的各个小面积，使该处部位产生塑性变形，底面垫板受力后对凸面的反作用力使该处拉应力松弛，加上锤击的小块面积产生塑性变形，使锤击表面向两端延伸。

操作要点从低点锤击向两头延伸，不能集中某一部位，锤击方向与零件变形方向垂直，有规律地逐渐向两端延伸。多用于高速工具钢或高合金钢的校直，为防止出现零件的应力过大，锤击要在回火后进行，锤击后消除应力回火温度为150~180，保温3h,可确保零件的应力释放。使用的锤头用高速钢、高碳钢或弹簧钢制造，硬度在60~65HRC为宜；垫板硬度为40~50HRC。 图1-36为锤击校直法示意图

 

(4)淬火趁热校直法(淬火校直法)在零件淬火冷却过程中，当温度冷到M点左右时，奥氏体尚未开始或正在进行马氏体转变，由于塑性良好的奥氏体的存在以及相变时的高塑性，此时零件具有较好的塑性，此方法适用于所有淬火零件的校直。组织中保留大量的残余奥氏，由于奥氏体的塑性好，因此校直效果佳。淬火相变的超塑性效应发生于奥氏体向马氏体的冷却过程中，奥氏体的塑性为校直提供了条件。

该方法用于易变形且硬度较高、难以校直的零件，一般在分级淬火或等温淬火冷却过程中进行校直。对于某些淬透性好、合金素含量高的零件，如各种刀具、主轴及锯条、锯片等采用此法效果明显。

趁热校直法特别适用于淬透性好的高合金钢零件，如高速钢和高铬钢零件。对于低合金钢和碳钢零件在冷却到200左右取出校直，而对于高合金钢零件通过热处理后其奥氏体稳定化，淬火状态下仍保留大量的奥氏体，利用较高的温度和存在的大量高塑性的奥氏体，来实现零件的校直，需注意以下几点。

要控制好开始校直的温度，温度低则塑性差，失去效果。

对薄板形零件要用平板夹住，在压力机上加压进行

校直后的零件应吊挂，确保均匀冷却。

所有零件在完成校直后应进行低温回火处理目的是消除内应力的作用

应使零件的淬火和回火相互协调，既考虑到零件的淬火要求，又兼顾到回火后的实际效果，达到校直的目的。

另外还可以在零件的凸面上一面加压，一面在凹面上加热，实现零件的校直处理。

(5)回火校直法钢在回火过程中，淬火马氏体转变为回火马氏体，使零件的硬度下降，消除部分淬火应力，高合金钢淬后存在大量的残余奥氏体，在回火温度下又具有高塑性，此时对变形工件进行施加外力加压，起到校直的作用

常用于回火温度在300左右的薄片状、碟形弹簧、圆锯片、环状、长条板和圆盘状等零件，如摩擦片、锯片、铣刀等合工钢和高速钢零件等，通常是将零件装在专用回火夹具中(见图1-37)，在回火过中取出再施加压力。对于变形严重的零件先低温回火后再加紧回火，采用此方法处理的材料为65Mn、直径为1584mm、厚度为7.5mm的金刚石锯片，基体的变形量在0.20mm以下，省去了手工校直工序，极大提高了生产效率。

 

应当注意的是零件的最佳校直效果具备的条件，零件要充分淬火避免预回火组织的转变，施加需要的压力产生一定的预弹性变形，采用上限回火温度，钢的碳含量越高则回火校直的效果越明显，回火校直的温度在300以上时才会取得较好的效果。另外还有零件的夹平回火、反弯回火等校直方法。为了减少比较复杂零件的淬火变形，可以根据零件的变形特点，综合运用以上方法，从某一方面人手找出合理的解决办法，也可几种方法并用完成零件的校直。