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钢在热处理过程中所遗留的应力害处


发布时间:2018-6-12 23:55:35 来源:www.jsxjn.net 浏览次数:

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热处理应力及其有害影响 

钢的热处理残余力是指工件经热处理后最终残存下来的应力,对工件的形状,尺寸和性能都有极为重要的影响,对钢的性能存有有害的情况。当它超过材料的屈服强度时,便引起工件的变形,超过材料的强度极限时就会使工件开裂,这是它有害的一面,应当减少和消除。但在一定条件下控制应力使之合理分布,就可以提高零件的机械性能和使用寿命,变有害为有利。分析钢在热处理过程中应力的分布和变化规律,使之合理分布对提高产品质量有着深远的实际意义。例如关于表层残余应力的合理分布对零件使用寿命的影响问题已经引起了人们的广泛重视。
 
1.钢的热处理应力: 
工件在加热和冷却过程中,由于表层和心部的冷却速度和时间的不一致,形成温差,就会导致体积膨胀和收缩不均而产生应力,即热应力。 
2.热处理应力对淬火裂纹的影响: 
存在于淬火件不同部位上能引起应力集中的因素(包括冶金缺陷在内),对淬火裂纹的产生都有促进作用,但只有在拉应力场内(尤其是在最大拉应力下)才会表现出来,若在压应力场内并无促裂作用。 
3.残余压应力对工件的影响: 
渗碳表面强化作为提高工件的疲劳强度的方法应用得很广泛的原因。一方面铝合金时效炉是由于它能有效的增加工件表面的强度和硬度,提高工件的耐磨性,另一方面是渗碳能有效的改善工件的应力分布,在工件表面层获得较大的残余压应力,提高工件的疲劳强度。如果在渗碳后再进行等温淬火将会增加表层残余压应力,使疲劳强度得到进一步的提高。
 
根据上述讨论可得出以下结论: 
1.热处理过程中产生的应力是不可避免的,而且往往是有害的。但我们可以控制热处理工艺尽量使应力分布合理,就可将其有害程度降低到最低限度,甚至变有害为有利。 
2.当热应力占主导地位时应力分布为心部受拉表面受压,当组织应力占主导地位时应力分布为心部受压表面受拉。 
3.在高淬透性钢件中易形成纵裂,在非淬透性工件中往往形成弧裂,在大型非淬透工件中容易形成横断和纵劈。 
4.渗碳使表层马氏体开始转变温度(Ms)点下降,可导致淬火时马氏体转变顺序颠倒,心部首先发生马氏体转变而后才波及到表面,可获得表层残余压应力而提高抗疲劳强度。 
5.渗碳后进行等温淬火可保证心部马氏体转变充分进行以后,表层组织转变才进行。使工件获得比直接淬火更大的表层残余压应力,可进一步提高渗碳件的疲劳强度。 
6.复合表面强化工艺可使表层残余压应力分布更合理,可明显提高工件的疲劳强度。

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