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加熱與變形
當加熱大型工件時,存在殘余應力或者加熱不均勻,均可產生變形。殘余應力主要來源于加工過程。當存在這些應力時,由于隨著溫度的升高,鋼的屈服強度逐漸下降,即使加熱很均勻,很輕的應力也會導致變形。
一般,工件的外緣部位殘余應力較高,當溫度的上升從外部開始進行時,外緣部位變形較大,殘余應力引起的變形包括彈性變形和塑性變形兩種。
加熱時產生的熱應力和想變應力都是導致變形的原因。加熱速度越快、工件尺寸越大、截面變化越大,則加熱變形越大。熱應力取決于溫度的不均勻分布程度和溫度梯度,它們都是導致熱膨脹發生差異的原因。如果熱應力高于材料的高溫屈服點,則引起塑性變形,這種塑性變形就表現為“變形”。
相變應力主要源于相變的不等時性,即材料一部分發生相變,而其它部分還未發生相變時產生的。加熱時材料的組織轉變成奧氏體發生體積收縮時可出現塑性變形。如果材料的各部分同時發生相同的組織轉變,則不產生應力。為此,緩慢加熱可以適當降低加熱變形,好采用預熱。
此外,由于加熱中因自重而出現“塌陷”變形的情況非常多,加熱溫度越高,加熱時間越長,“塌陷”現象越嚴重。四-冷卻與變形
冷卻不均時將產生熱應力導致變形發生。因工件的外緣和內部存在冷卻速度差異,該熱應力是不可避免的,淬火情況下,熱應力與組織應力疊加,變形更為復雜。加之組織的不均勻、脫碳等,還會導致相變點出現差異,相變的膨脹量也有所不同。
總之,“變形”是相變應力和熱應力共同所致,但并非全部應力都消耗在變形上,而是一部分作為殘余應力存在于工件中,這種應力就是導致時效變形和時效裂紋的原因。因冷卻而導致的變形表現為以下幾種形式:
1件急冷初期,急冷的一側凹陷,然后轉為凸起,結果快冷的一面凸起,這種情況屬于熱應力引起的變形大于相變引起的變形。
2由熱應力所引起的變形是鋼料趨于球形化(見圖1),而由相變應力所引起的變形則使之趨于繞線軸狀(見圖2)。因此淬火冷卻所致的變形表現為兩者的結合(圖3),按照淬火方式的不同,表現出不同的變形如圖4所示。
3僅對內孔部分淬火時,內孔收縮。將整個環形工件加熱整體淬火時,其外徑總是增大,而內徑則根據尺寸的不同時漲時縮,一般內徑大時,內孔漲大,內徑小時,內孔收縮。
五冷處理與變形
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