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热处理淬火应力及其分布的影响因素

   来源:黔优网责任编辑:优优  时间:2024-05-28 13:06:15 浏览量:4

例如普通钢件淬火时,从加热温度冷却至Ms点以前产生热应力,继续冷却时,热应力继续发生变化;但与此同时,由于发生奥氏体向马氏体转变,则还产生组织应力,因此,在实际工件上产生的应力应为热应力与组织应力这二者叠加的结果。而热应力与组织应力二者的变化规律恰好相反,因此如何恰当利用其彼此相反的特性,以减少变形、开裂,是很重要的。

影响淬火应力的因素

1、含碳量的影响

钢中含碳量增加,马氏体比体积增大,淬火后组织应力应增加。但钢中(溶入奥氏体中)含碳量增加,使Ms下降,淬火后残余奥氏体量增加,因而组织应力下降。综合这两方面的相反作用效果,随着含碳量增加,热应力作用逐渐减弱,组织应力逐渐增强。

随着含碳量的增加,表面压应力值逐渐减小,拉应力值逐渐增大,而且拉应力值的位置越来越靠近表面。此外,随着含碳量的增加,孪晶型马氏体数量增多,马氏体生长过程中有裂纹存在,这些均将导致增大高碳钢淬裂倾向性。

2、合金元素的影响

钢中加入合金元素后,其热导率下降,导致热应力和组织应力增加。多数合金元素使Ms下降,这使热应力作用增强。凡增加钢的淬透性的合金元素,在工件没有完全淬透的情况下,有增强组织应力的作用。

3、工件尺寸的影响

工件尺寸大小对内应力分布的影响,有以下两种情况:

(1)完全淬透的情况。工件尺寸大小主要影响淬火冷却过程中截面的温差,特别是在高温区工件表面与淬火介质温度差大,冷却快,而工件尺寸越大中心部位热量向表面的传导越慢,因而工件尺寸越大对高温区的温差影响越大。因此可以推知,当工件直径较小时,温差较小,热应力作用较小,应力特征主要为组织应力型;而直径较大时,使高温区的温差影响突出,热应力作用增强,因而工件淬火应力变成热应力型。

(2)不完全淬透情况。在工件没有完全淬透的情况下,除了前述的热应力和组织应力外,尚因表面淬硬部位是马氏体,未淬硬部位是非马氏体而产生组织不同情况。由于组织不同,比体积不同,也将引起内应力。如仅考虑由于没有淬透而引起的应力,很显然,表面区马氏体比体积大,膨胀;而心部非马氏体,比体积小,收缩,其结果是表面为压应力,心部为拉应力。由此可知,在未完全淬透情况下,所产生的应力特征是与热应力相类似的,工件直径越大,淬硬层越薄,热应力特征越明显。

4、淬火介质和冷却方法的影响

淬火介质的冷却能力,在不同工件冷却温度区间是不相同的,因而也影响淬火内应力的分布。冷却方法是影响是如此。如果在高于Ms点区域冷却速度慢,则为热应力型,反之则为组织应力型。因此在选择淬火介质时,不仅要考虑其淬火烈度,还要考虑其淬火冷却过程中不同温度区间的冷却能力。因此,通过合理的选择淬火介质及淬火冷却方法就可以控制工件内应力,防止变形及开裂。

 
 
 
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