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鍛件加熱時由于內應力產生的裂紋
作者:山東徐氏重工有限公司 來源:http://www.pimthai-xinghwa.com 時間:2018/10/4 10:31:45

      料加熱時由于殘余應力、溫度應力、組織應力之和超過材料的強度極限便可形成裂紋。同樣,鍛件在冷卻過程中也會引起溫度應力、組織應力以及殘余應力而有可能形成裂紋。如果裂紋深度在加工范圍內,可以使用砂輪或風鏟淸除,但如果裂紋超過鍛件余量的范圍,則將報廢。

1.溫度應力:冷卻初期,鍛件表面溫度明顯降低,體積收縮較大;而心部溫度較髙,收縮較小,表層收縮趨勢受心部阻礙,結果在表層受到拉應力,心部則受到與其方向相反的壓應力。對于塑性較好變形抗力較小的軟鋼,這時由于心部溫度仍然很髙,變形抗力小,且塑性較好,還可以產生微量塑性變形,使溫度應力得以松弛,緩和這種溫度應力。到了冷卻后期,鍛件表面溫度已接近室溫,基本上不再收縮,這時表層反而阻礙心部繼續收縮,導致了溫度應力的反向,即心部由壓應力轉為拉應力,而表層由拉應力轉為壓應力。

2.組織應力:鍛件在冷卻過程中如有相變發生,由于相變前后組織的比容不同,而且相轉變是在一定溫度范圍內完成,因此鍛件表層和心部相變不同時進行而產生組織應力。


例如鋼,奧氏體的比容為(0.12~0.125)立方厘米每克,馬氏體的比容為(0.127~0.131)立方厘米每克,如鍛件在冷卻過程中有馬氏體轉變,則隨著冷卻過程中溫度不斷下降,當鍛件表層冷卻到馬氏體轉變溫度時,表層首先進行馬氏體轉變,而心部仍處于奧氏體狀態。因此鍛件表面的體積膨脹受到心部的制約,這時所引起的組織應力為:表層是壓應力,心部為拉應力。然而這時心部溫度較高,塑性較好,通過局部塑性變形可以緩和上述組織應力。隨著鍛件冷卻過程的進行,心部也發生馬氏體轉變,其體積膨脹,而表層體積卻不再發生變化。此時心部的膨脹又受到表層的阻礙,這時產生的組織應力,心部為壓應力,表層為拉應力。隨著心部馬氏體含量的逐漸增加,應力不斷增大,直到馬氏體轉變結束為止。

冷卻時的組織應力和加熱時一樣也是三向應力狀態,且切向應力最大,這就是有時引起表層縱裂的原因之一。

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