金屬工件經(jīng)過熱處理爐熱處理后會殘存內(nèi)應(yīng)力，熱處理殘余應(yīng)力對工件的形狀、尺寸和性能都有很重要的影響，當(dāng)它超過材料的屈服強度或極限強度時，易引起工件變形甚至開裂。工件經(jīng)過進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間的不一致，形成溫差，會導(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，比容增大會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，對淬火裂紋的產(chǎn)生都有促進作用，但只有在拉應(yīng)力場內(nèi)才會表現(xiàn)出來，若在壓力場內(nèi)并無促裂作用。淬火冷卻速度是一個能影響淬火質(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(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,從而達到減小應(yīng)力值和抑制淬裂的目的。

三、殘余內(nèi)應(yīng)力對金屬工件影響

金屬工件在加工過程中，滲碳表面強化從來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(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,并獲得強化,而表面還末冷卻到其對應(yīng)的馬氏體開始轉(zhuǎn)變點，故仍處于過冷奧氏體狀態(tài),具有良好的塑性，不會對心部馬氏體轉(zhuǎn)變的體積膨脹起嚴(yán)重的壓制作用。