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一、变形的原因

钢的变形主要原因是钢中存在内应力或者外部施加的应力。内应力是因温度分布不均匀或者相变所致，残余应力也是原因之一。外应力引起的变形主要是由于工件自重而造成的“塌陷”，在特殊情况下也应考虑碰撞被加热的工件，或者夹持工具夹持所引起的凹陷等。变形包括弹性变形和塑性变形两种。尺寸变化主要是基于组织转变，故表现出同样的膨胀和收缩，但当工件上有孔穴或者复杂形状工件，则将导致附加的变形。如果淬火形成大量马氏体则发生膨胀，如果产生大量残余奥氏体则相应的要收缩。此外，回火时一般发生收缩，而出现二次硬化现象的合金钢则发生膨胀，如果进行深冷处理，则由于残余奥氏体的马氏体化而进一步膨胀，这些组织的比容都随着含碳量的增加而增大，故含碳量增加也使尺寸变化量增大。

二、淬火变形的主要发生时段

1.加热过程：工件在加热过程中，由于内应力逐渐释放而产生变形。

2.保温过程：以自重塌陷变形为主，即塌陷弯曲。

3.冷却过程：由于不均匀冷却和组织转变而至变形。

三、加热与变形

当加热大型工件时，存在残余应力或者加热不均匀，均可产生变形。残余应力主要来源于加工过程。当存在这些应力时，由于随着温度的升高，钢的屈服强度逐渐下降，即使加热很均匀，很轻微的应力也会导致变形。

  一般，工件的外缘部位残余应力较高，当温度的上升从外部开始进行时，外缘部位变形较大，残余应力引起的变形包括弹性变形和塑性变形两种。

  加热时产生的热应力和想变应力都是导致变形的原因。加热速度越快、工件尺寸越大、截面变化越大，则加热变形越大。热应力取决于温度的不均匀分布程度和温度梯度，它们都是导致热膨胀发生差异的原因。如果热应力高于材料的高温屈服点，则引起塑性变形，这种塑性变形就表现为“变形”。

  相变应力主要源于相变的不等时性，即材料一部分发生相变，而其它部分还未发生相变时产生的。加热时材料的组织转变成奥氏体发生体积收缩时可出现塑性变形。如果材料的各部分同时发生相同的组织转变，则不产生应力。为此，缓慢加热可以适当降低加热变形， 采用预热。

  此外，由于加热中因自重而出现“塌陷”变形的情况非常多，加热温度越高，加热时间越长，“塌陷”现象越严重。

众所周知，试样的几何因素是个重要因素。但各企业对拉伸试验的几何尺寸，形状等的规定却存在差别，因此有必要对此进行探讨，便于各生产单位和使用单位之间的相互了解。本文对试样的形状变化、宽度变化、不同平行长度对拉伸试验性能的影响进行了讨论；同时用光弹方法研究了板状样过渡圆弧半径及试样夹持部位等因素对拉伸试验结果的影响。
一、试验材料及实验条件
  试验材料分别为薄板08Al、08F；中厚板X60、A3钢。均经化学成分检验，符合标准要求，加工试样精度符合GB 6397-86 金属拉伸试验试样标准， 要求拉伸试验在 材料试验机上进行。十字头速度恒定为10mm/min；引伸计符合ASTM E83C级要求；标距划线机线间长度误差小于0.1mm；光弹试验在光弹议上进行。
二、试验结果和讨论
 1.试样对拉伸性能的影响
  按照GB/T228-2010 金属拉伸试验标准要求，中厚板既可取保留原表面的板状试样，也可制成棒状试样测试拉伸性能。为表明二者是否存在差异，我们将X60(8mm厚)和A3(10mm厚)钢板分别制成带头板状样和直径为5mm的棒状试样进行实验。采用短比例试样。
  结果表明：两种形状的试验结果是有差异的。棒状试样的应力σ5较板状试样高得多。我们认为原因在于；棒状试样经加工，表面光滑，缺陷少；而板状试样两表面均为直接轧制面，表面缺陷相对多一些。另外，两种试样在拉伸时的应力和应变状态也有差异。棒状试样的派生应力σ2=σ3，ε2=ε3，四周缩变均匀，而板状试样σ2≠σ3，ε2≠ε3，也造成的试验的结果不同。
 2.试样宽度对拉伸结果的影响
  板状拉伸试样的宽度，在其他因素相同的情况下，宽度保准也大不相同。为明确试样宽度对拉伸机械性能的影响。我们分别取08Al冷轧板和08F热轧板进行比较研究。
  试样基本尺寸符合标准要求，固定其他尺寸，变化试样宽度。
  结果表明：在固定标距的情况下，随试样宽度增加，σ0.2或(σs)和σb有下降趋势。我们认为：其原因在于随着试样宽度的增加，派生应力σ2增加，试样由单向拉伸逐渐转向平面应力状态，从而使参加流变的材料逐渐增多之故。
 3.平行长度对板状试样拉伸性能的影响
  一般都认为：平行试样长度越长，材料变形越均匀，伸长率就越大。但在实际工作中得出的结论却并非完全如此。同时平行长度的增大引起试样重量的增加，对材料也是一种浪费，因而需要明确一个范围，在不同 的标准中，我们同样发现平行长度有差异，如有l0+b/2, l0+b, l0+2b, (b为试样的宽度)。为进一步明确平行长度对拉伸试样机械性能的影响，我们用08Al冷轧板研究了这一问题。
  试样尺寸符合标准要求，固定其他尺寸，变化试样平行长度。

缺陷检查：

一般采用肉眼检查。对表面质量要求比较高，而且氧化铁皮比较厚的氧化铁皮比较厚的管坯，检查前可以采用酸洗或者喷丸处理将管坯表面氧化铁皮去除，是表面缺陷裸露出来，便于目视检查。

目视检查室常用的，但是其可靠性查。还可以采用磁感应探伤的方法检查管坯表面及表层的缺陷。电磁感应探伤的方法有很多，比如有：干荧光磁粉探伤法、涡流探伤法、电磁探伤法。

管坯的低倍组织检查一般采用硫印法和酸浸法。硫印检验是用相纸显示试样上的硫偏析。它可以显示管坯中的裂纹、偏析、低倍组织、夹杂分布。酸浸法是选用不同的腐蚀药、剂，对管坯缺陷和钢基体进行浸蚀由于管坯缺陷和钢基体的浸蚀程度不同，使原本难以鉴别的细小尺寸的管坯缺陷都可以显示出来。

缺陷的清理：

火焰清理、风铲清理、手动砂轮清理和自动砂轮清理、车削和砂带清理

连铸圆管坯的低倍组织缺陷

连铸圆管坯低倍组织主要由3个区组成：靠外表层的等轴细晶区、像树枝状的晶体组成的柱状晶区、中心是粗大的的等轴晶区

连铸圆坯的低倍组织缺陷对管坯的加工性能、力学性能和钢管质量产生很大的影响。常见的低倍组织缺陷有：管坯皮下气泡、疏松、缩孔、皮下裂纹、中心裂纹、组织偏析等。

管坯的皮下气泡：存在连铸坯表面的附近，形态为椭圆形。一般认为钢水脱氧不足是管坯皮下气泡产生的主要原因。一般需要对保护渣、铁合金、钢包、中间包进行烘烤、注流采用保护浇注。对于要求更高的钢种，还要采用炉外精炼的方法对钢水进行脱气。存在皮下气泡的连铸圆管坯，在加热炉加热时气泡内表面会被氧化，轧后无法焊合就会形成钢管表面缺陷。

低倍组织缺陷.jpg