金屬工件經(jīng)過(guò)熱處理爐熱處理后會(huì )殘存內應力，熱處理殘余應力對工件的形狀、尺寸和性能都有很重要的影響，當它超過(guò)材料的屈服強度或極限強度時(shí)，易引起工件變形甚至開(kāi)裂。工件經(jīng)過(guò)進(jìn)一步熱處理減少和消除殘余內應力，或者控制應力使之合理分布，可以提高零件的機械性能和使用壽命，變害為利。

一、鋼材料的熱處理殘余應力

金屬工件在加熱過(guò)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 )導致體積膨脹和收縮不均而產(chǎn)生應力的情況，即熱處理內應力。熱處理殘余應力收到冷卻速度、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(guò)程中在熱應力作用下陳勝的不均勻塑性變形愈大，然后形成的殘余應力愈大。

鋼材料在熱處理過(guò)程中由于組織的變化即奧氏體向馬氏體轉變時(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(cháng)大不一致而產(chǎn)生組織應力。工件組織應力的大小與工件與馬氏體相變區的冷卻速度、形狀和材料的化學(xué)成分等因素有關(guān)。

二、工件熱處理殘余應力對淬火裂紋的影響

淬火件在加工過(guò)程中不同部位上能引起應力集中的因素，對淬火裂紋的產(chǎn)生都有促進(jìn)作用，但只有在拉應力場(chǎng)內才會(huì )表現出來(lái)，若在壓力場(chǎng)內并無(wú)促裂作用。淬火冷卻速度是一個(gè)能影響淬火質(zhì)量并決定殘余應力的重要因素，也是一個(gè)對淬火裂紋賦予重要乃至決定性影響的因素。工件在高溫段內的快速冷卻，可確保外層金屬得到馬氏體組織，而從內應力的角度來(lái)看快冷有害無(wú)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,從而達到減小應力值和抑制淬裂的目的。

三、殘余內應力對金屬工件影響

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

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力狀態(tài)；

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