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热处理应力的影响
点击次数:3161 通告时间:2010-10-20
 

热处理预应力的影响
       热处理残余力是指工件经热处理后zui终残存下来的水力,对工件的样子,尺寸和总体性都有极为重要的影响。顶他超过材料的让步强度时,便引起工件的变形,超过材料的关联度极限时就会使工件开裂,这是他有害的单方面,有道是减少和消除。
但在固定条件下控制应力使之合理分布,就足以增进零件的特性和利用寿命,变害为利。剖析钢在热处理过程中应力的分布和转变规律,使之合理分布对增进产品品质有着深远的现实意义。例如关于表层残余压应力的合理性分布对零件使用寿命的影响问题已经引起了人人的广大重视。
一、钢的冷处理应力
      工件在加热和发冷过程中,出于表层和心部的制冷速度和时间之不一致,形成温差,就会导致体积膨胀和收缩不均而产生应力,即热应力。在热应力的企图下,出于表层开始温度低于心部,收缩也大于心部而使心部受拉,顶冷却结束时,出于心部zui以后冷却体积收缩不能自由进行而使表层受压心部受拉。即在热应力的企图下zui终使工件表层受压而心部受拉。
       这种状况受到冷却速度,资料成分和热处理工艺等因素的影响。顶冷却速度愈快,含碳量和稀有金属成分愈高,冷却过程中在热应力作用下产生之不均塑性变形愈大,zui以后形成的残余应力就愈大。一方面钢在热处理过程中由于组织的变迁即奥氏体向马氏体转变时,因比容的附加会伴随工件体积的膨胀,工件各部位先后相变,造成体积长大不一致而产生组织应力。集团应力变化的zui终结果是表层受拉应力,心部受压应力,恰好与热应力相反。集团应力的高低与工件在马氏体相变区的制冷速度,造型,资料的化学成分等因素有关。
实行证明,其它工件在热处理过程中,只要有相变,热应力和团体应力都会发生。只不过热应力在集体转变以前就已经产生了,而组织应力则是在集体转变过程中产生之,在一切冷却过程中,热应力与组织应力综合作用的结果,就是工件中实际生活的水力。
这两种自然力综合作用的结果是地道复杂的,受着很多因素的影响,如成分、造型、热处理工艺等。就他发展历程来说只有两种类型,即热应力和团体应力,图方向相反时二者抵消,图方向相同时二者相互迭加。无论是相互平衡还是相互迭加,两个应力应有一度占主导因素,热应力占主导地位时的企图结果是工件心部受拉,外部受压。集团应力占主导地位时的企图结果是工件心部受压表面受拉。
二、热处理应力对淬火裂纹的影响
生活于淬火件不同地位上能引起应力集中的要素(包括冶金缺陷在内),对淬火裂纹的产生都有促进作用,但只有在拉应力场内(尤其是在zui大拉应力下)才会表现出来,若在压应力场内并无促裂作用。
淬火冷却速度是一番能影响淬火质量并决定残余应力的基本点因素,也是一番能对淬火裂纹赋于重要乃至决定性影响之要素。为了达到淬火的目的,一般必须加快零件在高温段内的制冷速度,并行使之超过钢的临界淬火冷却速度才能得到马氏体组织。
就残余应力而论,这样做由于能增加抵消组织应力作用的热应力值,故能减少工件表面上的拉应力而达到抑制纵裂的目的。他作用将随高温气冷速度的加速而增大。而且,在能淬透的情况下,截面尺寸越大的工件,虽然实际冷却速度更缓,分裂的决定性却反而愈大。这一切都是出于这类钢的热应力随尺寸的附加实际冷却速度放慢,热应力减小,集团应力随尺寸的附加而增加,zui以后形成以组织应力为主的拉应力作用在工件表面的企图特点造成的。并与冷却愈慢应力愈小的民俗观念大相径庭。对这类钢件而言,在例行条件下淬火的高淬透性钢件中只能形成纵裂。
避免淬裂的可有条件是千方百计尽量减少截面内外马氏体转变的不等时性。仅仅实行马氏体转变区内的缓冷却不足以预防纵裂的演进。一般说来情况下只能产生在非淬透性件中的弧裂,虽以整体快速冷却为必要的演进条件,可是它的实际形成原因,却不在高速冷却(包括马氏体转变区内)本人,而是淬火件局部位置(由若干结构决定),在高温临界温度区内的制冷速度明显减缓,于是没有淬硬所致。产生在大型非淬透性件中的横断和纵劈,是由以热应力为第一成份的残余拉应力作用在淬火件中心,而在淬火件末淬硬的平面中心处,第一形成裂纹并由内往外扩展而造成的。
为了避免这类裂纹产生,往往使用水--油双液淬火工艺。在此工艺中实行高温段内的迅猛冷却,目的仅仅在于确保外层金属得到马氏体组织;而下内应力的灵敏度来看,这会儿快冷有害无益。从,冷却后期缓冷的目的,重点不是为了降低马氏体相变的膨胀速度和团体应力值,而在于尽量减少截面温差和截面中心地位金属的收缩速度,所以达到减小应力值和zui终抑制淬裂的目的。

 

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