金屬工件經(jīng)過熱處理爐熱處理后會(huì)殘存內(nèi)應(yīng)力，熱處理殘余應(yīng)力對(duì)工件的形狀、尺寸和性能都有很重要的影響，當(dāng)它超過材料的屈服強(qiáng)度或極限強(qiáng)度時(shí)，易引起工件變形甚至開裂。工件經(jīng)過進(jìn)一步熱處理減少和消除殘余內(nèi)應(yīng)力，或者控制應(yīng)力使之合理分布，可以提高零件的機(jī)械性能和使用壽命，變害為利。

一、鋼材料的熱處理殘余應(yīng)力

金屬工件在加熱過程中，由于表層和心部的冷卻速度和時(shí)間的不一致，形成溫差，會(huì)導(dǎo)致體積膨脹和收縮不均而產(chǎn)生應(yīng)力的情況，即熱處理內(nèi)應(yīng)力。熱處理殘余應(yīng)力收到冷卻速度、材料成分和熱處理工藝等因素的影響。一般情況下，工件熱處理后冷卻速度愈快，含碳量和合金成分愈高，冷卻過程中在熱應(yīng)力作用下陳勝的不均勻塑性變形愈大，然后形成的殘余應(yīng)力愈大。

鋼材料在熱處理過程中由于組織的變化即奧氏體向馬氏體轉(zhuǎn)變時(shí)，比容增大會(huì)伴隨工件體積的膨脹，工件各部位纖維相變，造成體積長大不一致而產(chǎn)生組織應(yīng)力。工件組織應(yīng)力的大小與工件與馬氏體相變區(qū)的冷卻速度、形狀和材料的化學(xué)成分等因素有關(guān)。

二、工件熱處理殘余應(yīng)力對(duì)淬火裂紋的影響

淬火件在加工過程中不同部位上能引起應(yīng)力集中的因素，對(duì)淬火裂紋的產(chǎn)生都有促進(jìn)作用，但只有在拉應(yīng)力場(chǎng)內(nèi)才會(huì)表現(xiàn)出來，若在壓力場(chǎng)內(nèi)并無促裂作用。淬火冷卻速度是一個(gè)能影響淬火質(zhì)量并決定殘余應(yīng)力的重要因素，也是一個(gè)對(duì)淬火裂紋賦予重要乃至決定性影響的因素。工件在高溫段內(nèi)的快速冷卻，可確保外層金屬得到馬氏體組織，而從內(nèi)應(yīng)力的角度來看快冷有害無益。其次，冷卻后期緩冷的目的,主要不是為了降低馬氏體相變的膨脹速度和組織應(yīng)力值,而在于盡量減小截面溫差和截面中心部位金屬的收縮速度,從而達(dá)到減小應(yīng)力值和抑制淬裂的目的。

三、殘余內(nèi)應(yīng)力對(duì)金屬工件影響

金屬工件在加工過程中，滲碳表面強(qiáng)化從來提高工件的疲勞強(qiáng)度能有效的增加工件表面的強(qiáng)度和硬度，提高工件的耐磨特性，此外滲碳能有效的改善工件的應(yīng)力分布，在工件表面層獲得較大的殘余壓應(yīng)力。等溫淬火后即使進(jìn)行低溫回火,其表面殘余壓應(yīng)力,也比淬火后低溫回火高。滲碳淬火工藝為什么能獲得表層殘余壓應(yīng)力?滲碳等溫淬火為什么能獲得更大的表層殘余壓應(yīng)力?

1、滲碳工藝表層高碳馬氏體比容比心部低碳馬氏體的比容大,淬火后表層體積膨脹大,而心部低碳馬氏體體積膨脹小,制約了表層的自由膨脹,造成表層受壓心部受拉的應(yīng)力狀態(tài)；

2、高碳過冷奧氏體向馬氏體轉(zhuǎn)變的開始轉(zhuǎn)變溫度,比心部含碳量低的過冷奧氏體向馬氏體轉(zhuǎn)變的開始溫度低；這是說在淬火過程中往往是心部產(chǎn)生馬氏體轉(zhuǎn)變引起心部體積膨脹,并獲得強(qiáng)化,而表面還末冷卻到其對(duì)應(yīng)的馬氏體開始轉(zhuǎn)變點(diǎn)，故仍處于過冷奧氏體狀態(tài),具有良好的塑性，不會(huì)對(duì)心部馬氏體轉(zhuǎn)變的體積膨脹起嚴(yán)重的壓制作用。