工具钢的变形

出处：按学科分类—工业技术 轻工业出版社《工模具材料应用手册》第95页（910字）

工具钢零件的变形，包括由制造过程，热处理，使用中的温度变化和载荷引起的尺寸和形状的不可逆变化。基于两点理由，对变形的基本了解是非常重要的。首先，校正变形的最后加工费用不仅是很高的，而且还会损害某些有用的性能，带来其它不希望有的性能；其次，大多数工具钢零件在使用中必然会与其它零件相互作用，过分的变形会阻碍它们按原来所希望的那样方式去相互作用。

本章摘自BernardS．Lement的《工具钢变形》一书，在该书内对这个复杂的题目有较完整的讨论。本章所论及的工具材料的成分和基本性能，在本书中各处均有所介绍。

工具钢零件形状和尺寸的变形，可以是可逆的，也可以是不可逆的。可逆的变化是那些在弹性范围内所加的应力或温度变化引起的。但它既不引起金相组织的改变，也不导致产生超过弹性限度的应力。在此情况下，当温度和应力回复到原始状态时，可以恢复到原来的尺寸值。

工具钢可逆尺寸的上限值变化，取决于产生变形所需的应力(也就是相应于预先选定的塑性应变值的弹性限度)；每单位应力的弹性变形(弹性模数)；温度对这些特性的影响，以及在消除应力和相变发生时，热膨胀系数与温度－时间的组合。

实用上，所有工具钢在室温下的弹性模数，如果不考虑钢的化学成分和热处理的话，是210GPa。因此，如果一个工具钢零件在承受使用载荷下，发生了过分的变形，但当卸去载荷后，要求仍可恢复到原来的尺寸，则改变工具钢的种类或热处理是没有用处的。为了抵消过分的弹性变形，需要：①增大截面尺寸，以减少所承受的应力；②应用较高弹性模数的材料(如烧结碳化钨硬质合金)。

工具零件的尺寸及形状的不可逆变化，是由于承受了超过弹性极限的应力或发生了金相组织变化(最显着是相变)。有时，这些不可逆变化，可以通过热加工(退火、回火或冷处理)及采用机加工除去多余材料或重新分配残余应力来校正。