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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。

1 压力冲孔

压力冲孔是将加热的方坯或波浪形钢锭装入圆形模中，然后用压力机驱动冲头在管坯中心部分冲出内孔。一般所冲内孔的面积相当或稍大于坯料与圆形模的间隙，因而变形量很小，延伸系数一般不超过1.1。

2 推轧穿孔

推轧穿孔可以看成是压力冲孔的一种改进形式，即把压力冲孔时的固定圆模改成带圆形孔型的1对轧辊，轧辊由电机驱动。当轧辊旋转将管坯咬入孔型并轧制时，固定在孔型中心位置的冲头便将其穿透成中空的毛管。为了推动轧制，在坯料的尾端需增加一个后推力，因此叫做推轧穿孔。

推轧穿孔是在当时圆连铸工艺尚不成熟，需采用方连铸坯进行穿孔轧管的一种方法，虽然比压力冲孔有了较大改进，但变形量仍然小，所以毛管短且厚，尤其容易产生较大的壁厚不均。因此，在穿孔之后，需要设置斜轧延伸机，以减薄毛管壁厚及延伸毛管长度，并减小毛管壁厚不均程度，但随着圆连铸坯工艺日臻成熟，该方式已逐渐被斜轧穿孔取代。

3 斜轧穿孔

斜轧穿孔是基于圆管坯被2个相互倾斜同向旋转的轧辊咬入并螺旋前进，通过由轧辊、导板（或导辊、导盘）和顶头所构成的孔型将管坯穿成中空的毛管。

实际上，圆管坯被轧辊咬入、旋转并压缩变形螺旋前进，在与顶头接触前，管坯的中心区在拉、压应力反复作用下的塑性变形逐渐发展成疏松，随着疏松的逐渐加重将导致中心破裂而形成“孔腔”（又称“横锻效应”）。因此，需将顶头前端调整在管坯出现疏松而未形成“孔腔”的位置，此时穿孔力能消耗低，工具磨损少，穿出的毛管质量好。如果管坯在已形成“孔腔”后才与顶头接触变形，则很容易在毛管的内孔形成“内折”。

二辊斜轧穿孔是德国曼内斯曼兄弟于1885年发明，并经后人的多次改进与完善，发展至今，斜轧穿孔已成为热轧无缝钢管生产主要的穿孔方式。

斜轧穿孔机的类型：斜轧穿孔机按轧辊数目可分为二辊斜轧穿孔机和三辊斜轧穿孔机。

三辊斜轧穿孔机由于孔型封闭性差，穿孔薄壁管时容易形成尾三角，因而仅局限于生产中厚壁钢管的机组中，如三辊轧机。

二辊斜轧穿孔机按轧辊形状可分为盘式穿孔机、锥形辊穿孔机和桶式或曼式穿孔机。其区别在于其轧辊轴线与轧制中心线的倾角不同，由此造成在变形运动学上的较大差异。

导板、导辊和导盘都是二辊穿孔机的导向装置，其中导板为固定，导辊为隋辊，导盘由马达驱动旋转。它们不仅对穿孔毛管变形过程起到导向，保持毛管中心及轧制稳定的作用，同时也起到限制毛管横向变形的作用。导板、导辊和导盘与轧辊顶头一起组成封闭性穿孔孔型。