残余应力变形

变形是由于制造和热处理过程中的不一致因素导致的不均匀和不期望的形变或尺寸变化。

影响变形的主要因素有：材料属性、零件的几何形状、尺寸以及重要部件的残余应力状态。

残余应力可以足够强到超过材料的屈服强度，然而一旦超过屈服强度，零件就会发生塑性变形。热处理是*常用的消除残余应力的方法之一，但是也不*证总能将残余应力降低到材料的屈服强度以下而不导致材料变形。

由于相变引起的体积变化也可能产生强大的残余应力，而这个残余应力也可能会超过屈服强度并导致变形。当零件加热后快速冷却时，具有密集堆积的面心立方 (fcc) 结构的奥氏体就会转变为具有松散堆积的体心四方 (bct) 结构的马氏体。

这种转变会导致材料的体积膨胀，从而为碳原子填充创造更多空间，具有高碳百分比的结构会形成残余应力并变成扭曲的晶格结构。

导致制造和热处理过程中材料变形的因素有如下几类：

1. 热处理前：材料的成分、均匀性和强度等属性会影响材料变形的机械性能，而残余应力的大小和分布也会影响热处理前的材料变形，例如尖角等处的应力升高也会导致变形，因此零件的设计和几何形状也是很重要的参数，设计中应使用圆角将应力分布到更广泛的区域。当应力升高与残余应力相结合时，变形和翘曲可能会变得更强，弯曲也是由残余应力引起的一种变形。

2. 热处理预热过程中：在此步骤中，零件的形状变化是由于热应力的释放产生的，由于相变引起的任何体积变化都可能导致变形的发生。

3. 表面硬化过程中：当温度较高且长时间保持恒定时，由于相变引起的任何体积变化都会再次导致变形的发生。根据蠕变强度和材料几何形状的关系，高温尤其是持续的高温可能会导致金属蠕变，而由于蠕变引起的变形在长而扁平的零件中是很常见的。

4. 淬火和冷却过程中：淬火的介质类型、冷却梯度不均匀、冷却速度等冷却特性影响着变形特性。表面粗糙度是另一个与淬火和冷却期间变形有关的参数，由于变形，表面粗糙度会加速裂纹的形成。

5. 淬火后加工期间：通过对零件进行弯曲或喷丸工艺的矫正来减少变形是有必要的。零件在冷却时经常会发生变形；当零件仍然很热时，通过矫正可以减少裂纹的形成，通过增加尺寸稳定性对零件进行二次加热可以减少变形。

正如在多项研究中发现的那样，残余应力与许多其他因素一起作用是导致变形问题的主要因素之一，而残余应力的测量和评估将有助于了解变形问题的根本原因。