锻件在热处理过程中产生的内应力有哪些?

发布时间:2023-07-06 点击数:181

       锻件在热处理过程中产生的内应力有热应力和相变应力,它们的形成原因和作用是不同的。

       热应力是锻件在加热和冷却时伴有热胀冷缩现象,当锻件表面与心部由于加热或冷却速度不同,造成温度差,其体积的膨胀或收缩在表面与心部也就不一样,这种由于温度差而产也体积变化的不同时性所引起的内应力,称为热应力。

       锻件在热处理过程中,其热应力的变化主要表现为:锻件加热时,表面升温速度快于心部,表面温度高而膨胀,心部温度低而未膨胀,此时表面受压应力,心部受拉应力。

       当锻件透热后,心部温度升高而膨胀,此时锻件表现出体积膨胀;工件冷却时,表层冷却速度快于心部,表层要收缩,心部温度高阻止收缩,对表层产生拉应力,心部则产生压应力,当冷却到一定温度时,表层巳经冷硬不再收缩,而心部由于继续冷却要发生收缩,此时表层受到压应力,而心部则受拉应力,在冷却结束后此应力仍存在于锻件内部,称为残留应力。

       相变应力是锻件热处理过程中发生组织转变时,由于不同组织的质量体积不同,因此锻件必然发生质量体积变化。由于锻件表面和心部存在温度差,因此表面与心部组织转变不及时,这样内外质量体积变化不同就会产生内应力。这种由于组织转变的不同时性所引起的内应力,称为相变应力。

       钢中各基本组织的质量体积,是按奥氏体、珠光体、索氏体、屈氏体、下贝氏体,回火马氏体及马氏体的顺序,依次增大。

       例如,锻件淬火快冷时,由于表层先冷至他点,所以表层由奧氏体转变为马氏体,体积胀大,但是心部仍处于奥氏体状态,阻止表层的胀大,因此锻件心部受到拉应力,表层受到压应力;当继续冷却时,表层温度降低,不再胀大,而心部由于转变为马氏体,体积要继续胀大,因此,将受到表层阻止,于是心部受到压应力,表层受到拉应力。在冷却结朿后,此应力仍然存在于锻件内部,成为残留应力。

       因此,在淬火冷却过程中,热应力与相变应力的变化是相反的,最终残留在锻件内部的两种应力也是相反的。热应力和相变应力的合成应力,称为淬火内应力。当这种残留在锻件内部的内应力超过钢的屈服点时,会使工件产生塑性变形,就造成锻件的畸变。



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