濟南市鴻慷機電設備有限公司位于交通便利的泉城濟南，是全球生產(chǎn)滾動(dòng)軸承和直線(xiàn)運動(dòng)產(chǎn)品的領(lǐng)導企業(yè)---德國舍弗勒集團在山東的授權代理商。公司專(zhuān)營(yíng)舍弗勒集團旗下兩大品牌德國INA軸承和德國FAG軸承，是一家順應經(jīng)濟發(fā)展需要而誕生的專(zhuān)業(yè)化新型高端軸承公司。多年來(lái)一直從事軸承的銷(xiāo)售和售后技術(shù)支持，在機械行業(yè)技術(shù)方面有著(zhù)非常豐富的經(jīng)驗，今天濟南鴻慷機電進(jìn)口軸承專(zhuān)家為大家介紹一下鋼的熱處理應力。

  一、鋼的熱處理應力

  工件在加熱和冷卻過(guò)程中,由于表層和心部的冷卻速度和時(shí)間的不一致,形成溫差，就會(huì )導致體積膨脹和收縮不均而產(chǎn)生應力,即熱應力。在熱應力的作用下,由于表層開(kāi)始溫度低于心部,收縮也大于心部而使心部受拉,當冷卻結束時(shí)，由于心部最后冷卻體積收縮不能自由進(jìn)行而使表層受壓心部受拉。即在熱應力的作用下最終使工件表層受壓而心部受拉。這種現象受到冷卻速度,材料成分和熱處理工藝等因素的影響。當冷卻速度愈快,含碳量和合金成分愈高,冷卻過(guò)程中在熱應力作用下產(chǎn)生的不均勻塑性變形愈大,最后形成的殘余應力就愈大。另一方面鋼在熱處理過(guò)程中由于組織的變化即奧氏體向馬氏體轉變時(shí),因比容的增大會(huì )伴隨工件體積的膨脹,工件各部位先后相變，造成體積長(cháng)大不一致而產(chǎn)生組織應力。組織應力變化的最終結果是表層受拉應力,心部受壓應力,恰好與熱應力相反。組織應力的大小與工件在馬氏體相變區的冷卻速度,形狀，材料的化學(xué)成分等因素有關(guān)。

  實(shí)踐證明,任何工件在熱處理過(guò)程中,只要有相變,熱應力和組織應力都會(huì )發(fā)生。只不過(guò)熱應力在組織轉變以前就已經(jīng)產(chǎn)生了，而組織應力則是在組織轉變過(guò)程中產(chǎn)生的,在整個(gè)冷卻過(guò)程中,熱應力與組織應力綜合作用的結果,就是工件中實(shí)際存在的應力。這兩種應力綜合作用的結果是十分復雜的,受著(zhù)許多因素的影響,如成分、形狀、熱處理工藝等。就其發(fā)展過(guò)程來(lái)說(shuō)只有兩種類(lèi)型,即熱應力和組織應力,作用方向相反時(shí)二者抵消,作用方向相同時(shí)二者相互迭加。不管是相互抵消還是相互迭加,兩個(gè)應力應有一個(gè)占主導因素,熱應力占主導地位時(shí)的作用結果是工件心部受拉,表面受壓。組織應力占主導地位時(shí)的作用結果是工件心部受壓表面受拉。 

  二、熱處理應力對淬火裂紋的影響

  存在于淬火件不同部位上能引起應力集中的因素(包括冶金缺陷在內),對淬火裂紋的產(chǎn)生都有促進(jìn)作用,但只有在拉應力場(chǎng)內(尤其是在最大拉應力下)才會(huì )表現出來(lái),若在壓應力場(chǎng)內并無(wú)促裂作用。

  淬火冷卻速度是一個(gè)能影響淬火質(zhì)量并決定殘余應力的重要因素,也是一個(gè)能對淬火裂紋賦于重要乃至決定性影響的因素。為了達到淬火的目的，通常必須加速零件在高溫段內的冷卻速度,并使之超過(guò)鋼的臨界淬火冷卻速度才能得到馬氏體組織。就殘余應力而論,這樣做由于能增加抵消組織應力作用的熱應力值,故能減少工件表面上的拉應力而達到抑制縱裂的目的。其效果將隨高溫冷卻速度的加快而增大。而且,在能淬透的情況下,截面尺寸越大的工件,雖然實(shí)際冷卻速度更緩,開(kāi)裂的危險性卻反而愈大。這一切都是由于這類(lèi)鋼的熱應力隨尺寸的增大實(shí)際冷卻速度減慢,熱應力減小,組織應力隨尺寸的增大而增加,最后形成以組織應力為主的拉應力作用在工件表面的作用特點(diǎn)造成的。并與冷卻愈慢應力愈小的傳統觀(guān)念大相徑庭。對這類(lèi)鋼件而言,在正常條件下淬火的高淬透性鋼件中只能形成縱裂。避免淬裂的可有原則是設法盡量減小截面內外馬氏體轉變的不等時(shí)性。僅僅實(shí)行馬氏體轉變區內的緩冷卻不足以預防縱裂的形成。一般情況下只能產(chǎn)生在非淬透性件中的弧裂,雖以整體快速冷卻為必要的形成條件，可是它的真正形成原因,卻不在快速冷卻(包括馬氏體轉變區內)本身,而是淬火件局部位置(由幾何結構決定),在高溫臨界溫度區內的冷卻速度顯著(zhù)減緩,因而沒(méi)有淬硬所致。產(chǎn)生在大型非淬透性件中的橫斷和縱劈,是由以熱應力為主要成份的殘余拉應力作用在淬火件中心,而在淬火件末淬硬的截面中心處,首先形成裂紋并由內往外擴展而造成的。為了避免這類(lèi)裂紋產(chǎn)生，往往使用水--油雙液淬火工藝。在此工藝中實(shí)施高溫段內的快速冷卻,目的僅僅在于確保外層金屬得到馬氏體組織;而從內應力的角度來(lái)看,這時(shí)快冷有害無(wú)益。其次,冷卻后期緩冷的目的,主要不是為了降低馬氏體相變的膨脹速度和組織應力值,而在于盡量減小截面溫差和截面中心部位金屬的收縮速度,從而達到減小應力值和最終抑制淬裂的目的 

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——責任編輯：濟南鴻慷機電設備公司01銷(xiāo)售顧問(wèn)

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