如何减少或消除热处理残余力？

　减少或消除热处理残余应力是防止工件变形、开裂以及提高尺寸稳定性的关键。残余应力主要来源于加热/冷却过程中的热胀冷缩不均和相变组织的比容变化。消除残余应力的方法可以分为**工艺控制（预防）和后续处理（消除）**两个阶段。以下是长沙热处理厂家工作人员讲解的具体技术手段：

　　一、热处理过程中的工艺控制（预防为主）

　　通过优化热处理工艺，从源头上减少应力的产生。

　　1）预热与阶梯升温

　　原理：对于高合金钢、大型铸件或形状复杂的工件，直接高温加热会导致内外温差过大，产生巨大的热应力。

　　做法：在淬火前进行一次或多次预热（如600-650℃），让工件心部和表面温度趋于一致，再升至奥氏体化温度。

　　2）控制加热速度——做法：采用缓慢加热方式，特别是在相变温度区间（如钢的Ac1-Ac3之间），应降低升温速度，减少热应力。

　　3）优化冷却工艺（分级与等温淬火）

　　分级淬火：将工件淬入稍高于Ms点的熔盐或热油中，停留一段时间，使工件内外温度均匀后再空冷。这能ji大减小热应力。

　　等温淬火：在贝氏体转变区等温停留，获得贝氏体组织。贝氏体比容变化小，且避免了马氏体转变时的巨大组织应力。

　　4）预冷淬火——做法：加热保温结束后，在空气中预冷几分钟（或在炉内降温），待表面温度降至略高于Ac3点再入淬火介质。这能减小工件进入介质时的温差，降低热应力。

　　二、热处理后的专门消除工序（消除为辅）

　　这是直接、有效的方法，通过加热让材料发生应力松弛（原子重新排列，释放弹性变形能）。

　　1）去应力退火——较常用

　　适用：几乎所有材料，特别是精 密零件、焊接件、铸件。

　　工艺：将工件加热到**低于下临界点（Ac1）**的温度（通常为500-650℃），保温一段时间，然后随炉缓慢冷却。

　　注意：对于淬硬钢，温度不能超过回火温度，否则会降低硬度。

　　2）高温回火

　　适用：结构钢（如45钢、40Cr）。

　　工艺：淬火后加热至500-650℃回火。

　　效果：不仅能消除大部分残余应力（消除率可达80%-90%），还能获得良好的综合力学性能（强韧性配合）。

　　3）多次回火

　　适用：高速钢、高合金模具钢。

　　工艺：进行2-3次回火。

　　原理：第 一次回火消除淬火应力并析出碳化物；冷却过程中由于残余奥氏体转变为马氏体，会产生新的“二次淬火应力”；第 二次回火就是为了消除这个新产生的应力。

　　三、机械与物理方法（针对精 密零件）

　　对于不允许再次高温加热（防止软化或氧化）的精 密零件，采用物理手段。

　　1）深冷处理

　　工艺：将工件放入液氮（-196℃）中保温。

　　作用：促使残余奥氏体完全转变为马氏体，并使马氏体晶格收缩，产生微观塑性变形，从而抵消部分拉应力，显著提高尺寸稳定性。常用于量具、精 密轴承。

　　2）振动时效

　　工艺：利用激振器给工件施加一个周期性的振动载荷（共振）。

　　作用：当振动应力与残余应力叠加超过材料的屈服强度时，工件发生微量塑性变形，使残余应力松弛并重新分布。

　　优点：无需加热，零污染，时间短，适合大型焊接件或不便进炉的工件。

　　3）喷丸处理

　　工艺：利用高速弹丸流轰击工件表面。

　　作用：虽然它不能消除整体应力，但能使表面产生塑性变形层，引入残余压应力。压应力可以抵消工件在服役时受到的拉应力，显著提高疲劳寿命（常用于弹簧、齿轮）。

　　四、设计与预处理

　　合理的结构设计：避免尖角、厚薄悬殊（热节）。尽量对称设计，减少应力集中点。

　　预备热处理：在粗加工后、淬火前，先 进行一次正火或退火。这能细化晶粒，消除锻造或铸造时产生的原始应力，为zui终热处理打好基矗

　　长沙热处理厂家工作人员总结建议：①如果是为了防止变形开裂：首要选预热和分级淬火。②如果是为了通用的消除应力：首要选去应力退火（550-650℃）。③如果是精 密零件且已淬硬：首要选多次回火或深冷处理。④如果是大型焊接件：首要选振动时效。