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    鍛件的冷卻時中的內應力

    作者: 源立機械 時間:2021-01-20 來源:未知
    摘要:鍛件 的冷卻是指鍛后從終鍛溫度冷卻到室溫。如果冷卻方法選擇不當,鍛件可能因產生裂紋或白點而報廢,也可能延長生產周期而影響生產率。所以,鍛件冷卻也是鍛造生產中不可忽視...

      鍛件的冷卻是指鍛后從終鍛溫度冷卻到室溫。如果冷卻方法選擇不當,鍛件可能因產生裂紋或白點而報廢,也可能延長生產周期而影響生產率。所以,鍛件冷卻也是鍛造生產中不可忽視的重要環節。鍛件在冷卻過程中的內應力:坯料在加熱過程中會產生內應力,同樣,鍛件在冷卻過程中也會引起內應力。由于鍛 件冷卻后期是處于溫度較低的彈性狀態,因此冷卻內應力的危險性比加熱內應力更大,按 照冷卻時內應力產生的原因不同,有溫度應力、組織應力和殘余應力。
      
      1.溫度應力 在鍛件冷卻的初期,表層冷卻快,體積收縮大;心部冷卻慢,體積收縮小。由于表層的收縮受到心部的阻礙,于是在鍛件的內部產生溫度應力,表層為拉應力,心部為壓應力。如鍛件材料為抗力小易變形的軟鋼,隨著繼續冷卻,冷卻初期表層產生的拉應力,由 于變形松弛逐漸減小至零。到冷卻后期,表層溫度很低,體積收縮停止,而心部體積收縮 卻受到表層制約,結果使溫度應力符號發生改變,表層變為壓應力,心部變成拉應力。   若鍛件材料為抗力大難變形的硬鋼,在冷卻初期表層產生的拉應力不能得到松弛,就是冷卻后期,盡管心部體積收縮對表層產生附加壓應力,但也只能使表層初期產生的拉應力有所降低,而不會使溫度應力符號發生改變,表層仍為拉應力,心部仍為壓應力。因此,軟鋼鍛件冷卻時可能出現內裂,硬鋼鍛件冷卻時則易產生外裂。
      

    鍛件

      2.組織應力 鍛件在冷卻過程中如有相變發生,除引起溫度應力外,還會產生組織應力,也是由于相變前后組織的比容發生變化,以及鍛件表里相變時間不同的結果。如鍛件在冷卻過程中有馬氏體轉變時,隨著鍛件溫度降低,表層先進行馬氏體轉變,由于馬氏體的比容大于奧氏體的比容,這時所引起的組織應力為,表層是壓應力,心部為拉應力。 但是這時心部溫度比較高,處于塑性良好的奧氏體狀態,通過局部塑性變形,上述應力很快得到松弛。隨后鍛件繼續冷卻,心部也發生馬氏體轉變,這時產生的組織應力,心部是壓應力,表層為拉應力。應力不斷增大,直到馬氏體的轉變結束為止。由于鋼中所有相的比容均比奧氏體大,因此當鍛件冷卻發生其它組織轉變時,所產生的組織應力同樣具有上述規律。
      
      3.殘余應力 鍛件在鍛壓成形過程中,由于變形不均加工硬化所引起的內應力,如末能及時得到再結晶軟化將其消除,鍛后便成為殘余應力保留下來。殘余應力在鍛件內部的分布, 拫據變形不均的情況而不同,可能是表層為拉應力而心部為壓應力,或者與此相反??梢钥闯觯哄懠阱懞罄鋮s過程中,存在上述三種內應力,總的內應力為三者疊加。當疊加的應力值超過強度極限,便會在鍛件相應部位引起裂紋,冷卻裂紋常常是在溫度較低與塑性較差時發生:。如疊加的內應力沒造成破壞,冷卻終了便保留下來,稱為鍛件的殘余應力。


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