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锻件在热处理过程中产生的内应力有哪些?

2022-09-07 16:45:25

锻件热处理过程中产生的内应力包括热应力和相变应力,其原因和影响不同。

热应力是锻件在加热和冷却过程中的热膨胀和收缩现象。当锻件的表面和芯部以不同的速率加热或冷却,导致温度差时,表面和芯体之间的体积膨胀或收缩将不同。这种由温差引起的体积变化不同步引起的内部应力称为热应力。

在锻件的热处理过程中,热应力的变化主要表现为:锻件加热时,表面加热速率快于芯部,表面温度高且膨胀高,芯部温度低但不膨胀。此时,表面处于压缩应力下,芯部处于拉伸应力下。

当锻件被加热时,芯部温度升高并膨胀,锻件表现出体积膨胀;当工件冷却时,表面层比芯冷却得快,表面收缩,芯将产生压缩应力。当冷却到一定温度时,表面层在冷却后不再收缩,芯体将因持续冷却而收缩。此时,表层受到压缩应力,而芯部受到拉伸应力。冷却后,该应力仍存在于锻件内部,称为残余应力。

相变应力是指当锻件热处理过程中结构发生变化时,由于不同结构的质量和体积不同,锻件的质量和容积必须发生变化。由于锻件表面和芯部之间的温差,表面和芯体之间的转换不及时,因此内部和外部质量体积变化会产生内应力。这种由组织转变不同步引起的内应力称为相变应力。

钢中每个基本结构的质量体积依次增加,顺序为奥氏体、珠光体、索氏体、屈氏体、下贝氏体、回火马氏体和马氏体。

例如,当锻件快速淬火和冷却时,由于表面层首先冷却到另一点,表面层从奥氏体转变为马氏体,体积膨胀,但芯体仍处于奥氏体状态,阻止了表面层的膨胀,因此锻造芯体时受到拉伸应力,并且该表面受到压缩应力;当冷却继续时,表面温度降低,不再膨胀,由于转变为马氏体,芯体将继续膨胀,因此它将被表面阻挡,因此芯体-零件受到压缩应力,表面层受到拉伸应力。冷却接头后,该应力仍作为残余应力存在于锻件内部。

因此,在淬火和冷却过程中,热应力和相变应力的变化是相反的,锻件内部残留的两种应力也是相反的。热应力和相变应力的组合应力称为淬火内应力。当锻件内部的残余内应力超过钢的屈服点时,将导致工件塑性变形,导致锻件变形。

以上就是锻件在热处理过程中产生的内应力有哪些,鑫惠丰重工冶锻有限公司主要供应各种国标、美标、日标、欧洲标的大型机床、矿山、电站、造船、石化、塑料等行业大型轴类、饼盘类、法兰类、圈子,冶金轧辊、大型模块等锻件。锻件可达16米、饼盘类锻件直径可达2000mm、圈子类锻件外径可达3200mm。本公司锻造厂设备精良,技术力量雄厚,具有从锻造、机加工、理化检验、超声波探伤、发运一体化生产的能力。如有需要,欢迎联系我们!

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