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VOL01
鍛造鍛件的坯料在加熱過程中內(nèi)應(yīng)力有哪幾種?
    2019-12-12 17:00:35
       鍛造鍛件的坯料在加熱過程中,當(dāng)其內(nèi)應(yīng)力超過它在一定溫度下的強(qiáng)度極限時,就要產(chǎn)生裂紋。通常內(nèi)應(yīng)力有溫度應(yīng)力、組織應(yīng)力和殘余應(yīng)力。
 
       1.溫度應(yīng)力
 
       坯料在加熱過程中,由于表層和里層溫度不一致,產(chǎn)生溫度差,因為表、里金屬的膨脹是不均勻的,毛坯外表層先受熱而膨脹,里層金屬由于后受熱而要限制外表層的膨脹,于是在毛坯外表層引起壓應(yīng)力,而在內(nèi)層引起拉應(yīng)力。這種由坯料上溫度不均勻而產(chǎn)生的應(yīng)力稱為溫度應(yīng)力,也稱熱應(yīng)力。
 

鍛件

 

       溫度應(yīng)力的大小與加熱速度,鍛件的坯料斷面上的溫度差以及金屬本身的性質(zhì)相關(guān)。加熱速度越快,材料的導(dǎo)熱性越差,坯料斷面尺寸越大,則其溫度差也越大,因此產(chǎn)生的溫度應(yīng)力也越大。當(dāng)被加熱金屬還沒有足夠的塑性,基本處在彈性狀態(tài)時,溫度應(yīng)力可能超過金屬在某溫度下的強(qiáng)度極限,使金屬內(nèi)部產(chǎn)生裂紋。但隨著溫度的上升,如果金屬的塑性提高了,由于局部塑性變形可使溫度應(yīng)力得到部分的消除,此時溫度應(yīng)力就不甚危險了。例如對于碳鋼和一般合金結(jié)構(gòu)鋼,只是在550℃~650℃以前,塑性較低,處在彈性狀態(tài),快速加熱是危險的。而奧氏體合金鋼在600℃~900℃時,塑性會急劇降低,所以在此溫度范圍內(nèi)應(yīng)進(jìn)行緩慢而均勻的加熱,特別對于大截面的坯料,更應(yīng)如此。
 
       2.組織應(yīng)力
 
       具有相變的金屬在加熱過程中,由于發(fā)生相變還會產(chǎn)生組織應(yīng)力,例如,鋼由α鐵轉(zhuǎn)變?yōu)?gamma;鐵時,體積(比容)要收縮1%,表面層先相變先收縮,而里層相變就阻礙了外層的收縮,于是在外層引起拉應(yīng)力,內(nèi)層引起壓應(yīng)力。同樣,珠光體變?yōu)閵W氏體時,由于比容減少,在外層引起拉應(yīng)力,內(nèi)層引起壓應(yīng)力,恰好和溫度應(yīng)力的方向相反,使總的應(yīng)力值減少,當(dāng)內(nèi)層溫度升高而發(fā)生相變時,則塑性大為提高,這時適當(dāng)加快加熱溫度,也不會導(dǎo)致裂紋的產(chǎn)生。因此,組織應(yīng)力對坯料內(nèi)部形成裂紋的影響不大。
 

鍛件

 

       3.殘余應(yīng)力
 
       鋼錠在凝固和冷卻過程中,由于外層和中心冷卻次序不同,各部分之間相互牽制將產(chǎn)生殘余應(yīng)力。鋼錠凝固時,由于外層先冷卻,中心層后冷卻,因此外層為壓應(yīng)力,中心層為拉應(yīng)力。當(dāng)殘余應(yīng)力超過強(qiáng)度極限時,金屬材料將產(chǎn)生裂紋。大鋼錠加熱時,對殘余應(yīng)力要足夠重視。
 
       所以鍛件的坯料在加熱過程中,由于內(nèi)應(yīng)力引起的裂紋,主要是溫度應(yīng)力造成的,一般裂紋發(fā)生在加熱低溫階段,并發(fā)生在心部。因此在500℃~650℃以下加熱時,應(yīng)避免加熱速度過快。在加熱時,應(yīng)降低裝爐溫度,并保溫一段時間,待內(nèi)外溫度一致時再繼續(xù)升溫。
 

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