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锻件热处理后产生畸变的原因是什么?

admin2020-09-05行业新闻 1337

       锻件经过退火、正火、淬火、回火及表面改性热处理后,都可能产生热处理畸变。产生畸变的根本原因,在于锻件在热处理时产生的内应力,即由于内外温差及组织转变的不同时性,使热处理后的锻件残存有内应力。这种应力在热处理过程的某一瞬间超过钢的屈服点时,便会引起锻件的畸变。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。

       1.热应力

       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生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。

筒锻件

       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;锻件冷却吋,

       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工件内部,称为残留应力。

       2.相变应力

       锻件在热处理过程中发生组织转变时,由于不同组织的质休积不同,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同时,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,是按费氏体、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Ms点,所以表层由奥氏体转变为马氏体,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。

锻件

       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,会使锻件产生塑性变形,就造成锻件的畸变。


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