高度大于直徑的圓柱狀模具鋼工件淬火冷卻時，在馬氏體點Ms以上時，變形主要由熱應力所引起，隨冷卻時間的不同，其變形過程中如圖所示。τ1表示冷卻剛開始，心表溫差尚小，形成的瞬間時熱應力尚未達到鋼在該溫度下的屈服強度。τ2表面隨著冷卻的繼續進行，心表溫差的增大，瞬時熱應力也不斷增大，由于表面溫度比心部溫度低，表面材料的屈服強度比心部高，當表面瞬時拉伸熱應力尚未達到材料的屈服強度時，心部的瞬時壓縮熱應力已經達到材料的屈服點使心部開始發生壓縮塑性變形。τ3表示隨著熱應力的增大，心部的塑性變形量也隨之增大。τ4表示冷卻后期，塑性變形結束，殘余熱應力形成。由于心部在瞬時熱應力作用下，產生了壓縮變形，結果使得圓柱體高度縮短，直徑變粗，由于圓柱體中部比兩端冷卻慢，其心部塑性更好，壓縮變形更大，最終造成腰鼓狀變形。直徑大于厚度的圓盤件，則厚度增大，直徑縮小。

用同樣的分析方法可以說明，在Ms點以下，由于瞬時組織應力的作用，工件變形的趨勢是沿最大尺寸方向伸長，沿最小尺寸方向收縮，表面內凹，棱角變尖，對于長度大于直徑的圓柱體工件，具體表現為心部被拉長，直徑變細，長度增加。實際生產中，淬火冷卻時既有瞬時熱應力，也有瞬時組織應力，由于它們引起的變形相反，工件最終的變形，是兩種應力引起的變形的疊加。

帶有孔或型腔的工件的變形情況要復雜些。對于壁厚小于高度的帶圓孔的工件，分析其淬火變形規律時，可以設想把工件沿縱向剖開分解成若干個單元件，每個單位可近似地看成一個小圓柱體，在瞬時熱應力作用下，每個小單元的體組成的孔型工件，必然是內孔收縮，外徑增大。用同樣的方法可以說明在瞬時組織應力作用下，工件內孔脹大，外徑收縮。

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