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鍛件在熱處理過程中產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力有哪些?

2021-11-03 15:26:57 山西中重重工 0

       鍛件在熱處理過程中產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力有熱應(yīng)力和相變應(yīng)力,它們的形成原因和作用是不同的。

       熱應(yīng)力是鍛件在加熱和冷卻時(shí)伴有熱脹冷縮現(xiàn)象,當(dāng)鍛件表面與心部由于加熱或冷卻速度不同,造成溫度差,其體積的膨脹或收縮在表面與心部也就不一樣,這種由于溫度差而產(chǎn)也體積變化的不同時(shí)性所引起的內(nèi)應(yīng)力,稱為熱應(yīng)力。

       鍛件在熱處理過程中,其熱應(yīng)力的變化主要表現(xiàn)為:鍛件加熱時(shí),表面升溫速度快于心部,表面溫度高而膨脹,心部溫度低而未膨脹,此時(shí)表面受壓應(yīng)力,心部受拉應(yīng)力。

鍛件

       當(dāng)鍛件透熱后,心部溫度升高而膨脹,此時(shí)鍛件表現(xiàn)出體積膨脹;工件冷卻時(shí),表層冷卻速度快于心部,表層要收縮,心部溫度高阻止收縮,對(duì)表層產(chǎn)生拉應(yīng)力,心部則產(chǎn)生壓應(yīng)力,當(dāng)冷卻到一定溫度時(shí),表層巳經(jīng)冷硬不再收縮,而心部由于繼續(xù)冷卻要發(fā)生收縮,此時(shí)表層受到壓應(yīng)力,而心部則受拉應(yīng)力,在冷卻結(jié)束后此應(yīng)力仍存在于鍛件內(nèi)部,稱為殘留應(yīng)力。

       相變應(yīng)力是鍛件熱處理過程中發(fā)生組織轉(zhuǎn)變時(shí),由于不同組織的質(zhì)量體積不同,因此鍛件必然發(fā)生質(zhì)量體積變化。由于鍛件表面和心部存在溫度差,因此表面與心部組織轉(zhuǎn)變不及時(shí),這樣內(nèi)外質(zhì)量體積變化不同就會(huì)產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力。這種由于組織轉(zhuǎn)變的不同時(shí)性所引起的內(nèi)應(yīng)力,稱為相變應(yīng)力。

       鋼中各基本組織的質(zhì)量體積,是按奧氏體、珠光體、索氏體、屈氏體、下貝氏體,回火馬氏體及馬氏體的順序,依次增大。
鍛件

       例如,鍛件淬火快冷時(shí),由于表層先冷至他點(diǎn),所以表層由奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體,體積脹大,但是心部仍處于奧氏體狀態(tài),阻止表層的脹大,因此鍛件心部受到拉應(yīng)力,表層受到壓應(yīng)力;當(dāng)繼續(xù)冷卻時(shí),表層溫度降低,不再脹大,而心部由于轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體,體積要繼續(xù)脹大,因此,將受到表層阻止,于是心部受到壓應(yīng)力,表層受到拉應(yīng)力。在冷卻結(jié)朿后,此應(yīng)力仍然存在于鍛件內(nèi)部,成為殘留應(yīng)力。

       因此,在淬火冷卻過程中,熱應(yīng)力與相變應(yīng)力的變化是相反的,最終殘留在鍛件內(nèi)部的兩種應(yīng)力也是相反的。熱應(yīng)力和相變應(yīng)力的合成應(yīng)力,稱為淬火內(nèi)應(yīng)力。當(dāng)這種殘留在鍛件內(nèi)部的內(nèi)應(yīng)力超過鋼的屈服點(diǎn)時(shí),會(huì)使工件產(chǎn)生塑性變形,就造成鍛件的畸變。