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    分析熱處理變形原因

    行業資訊 / 2023-01-02 15:59

    一、變形的原因
    鋼材變形的主要原因是鋼材中的內應力或外應力。內應力是溫度分布不均勻或相變引起的,殘余應力也是原因之一。外應力引起的變形主要是由工件自重引起的“塌陷”在特殊情況下,還應考慮與加熱工件碰撞或夾緊工具引起的凹陷。變形包括彈性變形和塑性變形。尺寸變化主要基于組織變化,因此表現出相同的膨脹和收縮。然而,當工件上有孔或復雜的形狀工件時,會導致額外的變形。如果淬火形成大量馬氏體,就會膨脹,如果產生大量的奧氏體殘留,就會相應收縮。此外,回火時通常會收縮,而二次硬化的合金鋼則會膨脹。如果進行深度冷卻處理,這些含碳量會隨著組織的增加而增加。

    二,淬火變形的主要時間段:1、加熱過程:由于內應力在加熱過程中逐漸釋放,工件變形。2、保溫過程:主要是自重塌陷變形,即塌陷彎曲。3、冷卻過程:由于冷卻和組織變化不均勻而變形。

    三、加熱和變形
    當大型工件被加熱時,殘余應力或加熱不均勻會導致變形。殘余應力主要來自加工過程。當這些應力存在時,隨著溫度的升高,鋼的屈服強度會逐漸降低。即使加熱均勻,輕微的應力也會導致變形。

    一般來說,工件外緣的殘余應力較高。當溫度上升從外部開始時,外緣變形較大,殘余應力引起的變形包括彈性變形和塑性變形。

    加熱過程中產生的熱應力和變應力是變形的原因。加熱速度越快,工件尺寸越大,截面變化越大,加熱變形越大。熱應力取決于溫度的不均勻分布和溫度梯度,這是導致熱膨脹不同的原因。如果熱應力高于材料的高溫屈服點,就會導致塑性變形。這種塑性變形的特點是“變形”。

    相變應力主要來源于相變的不同時性,即材料的一部分發生相變,而另一部分在相變發生前發生相變。加熱時,當材料的組織轉化為奧氏體時,當體積收縮時,可能會發生塑性變形。如果材料的各個部分同時發生相同的組織變化,則不會產生應力。因此,緩慢加熱可以適當減少加熱變形,最好采用預熱。

    此外,由于加熱過程中的自重而出現“塌陷”有許多變形的情況,加熱溫度越高,加熱時間越長,“塌陷”現象越嚴重。

    四,冷卻和變形
    當冷卻不均勻時,熱應力會變形。由于工件外緣和內部冷卻速度的不同,熱應力是不可避免的。淬火時,熱應力和組織應力的疊加使變形更加復雜。此外,組織不均勻,脫碳等。還會導致相變點的差異,相變的膨脹量也不同。

    總之,“變形”它是由相變應力和熱應力引起的,但并不是所有的應力都消耗在變形上,而是工件中的一些殘余應力,這就是時間變形和時間裂紋的原因。

    冷卻引起的變形表現為以下幾種形式:1、在急冷初期,急冷側凹陷,然后凸起,導致快冷側凸起。這種情況是熱應力引起的變形大于相變引起的變形。2、熱應力引起的變形是鋼材傾向于球形化,而相變應力引起的變形傾向于繞線軸。因此,淬火冷卻引起的變形表現為兩者的結合。

    五、是冷處理和變形
    冷處理促進馬氏體變化,溫度低,變形小于淬火冷卻,但此時應力大,容易因殘余應力、相變應力和熱應力的疊加而開裂。

    六、回火和變形
    在回火過程中,由于內應力的均勻化,工件減少甚至消失,組織發生變化,變形趨于減少,但同時,一旦變形,就很難糾正。為了糾正這種變形,經常使用加壓回火或噴丸硬化。

    七、反復淬火和變形
    正常情況下,一次淬火后的工件在沒有中間退火的情況下反復淬火,會增加變形。圖5顯示了反復淬火引起的變形。反復淬火后,變形積累,趨于球形,容易開裂。但形狀相對穩定,不再容易變形。因此,反復淬火前應增加中間退火,反復淬火次數應小于或等于2次(不含第一次淬火)。

    八,殘余應力和變形
    加熱過程中,450℃左右,鋼材由彈性體轉化為塑性體,因此容易出現上升塑性變形。與此同時,當殘余應力高于此溫度時,它也會因再次結晶而消失。所以,在快速加熱過程中,由于工件內外溫差,外部溫度達到450℃它已經成為一個塑性區域,內部溫度較低的地方有殘余應力,導致變形。冷卻后,該區域是一個變形的地方。淬火前消除應力和退火非常重要,因為在實際生產過程中很難實現均勻緩慢的加熱。除了通過加熱消除應力,振動消除大部件的應力也是有效的。

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