Термическое напряжение и напряжение фазового перехода поковок

Деформация при термической обработке может возникнуть после отжига, нормализации, закалки, отпуска и термообработки с модификацией поверхности. Коренная причина деформации заключается во внутреннем напряжении, создаваемом поковкой во время термической обработки, то есть из-за разницы температур внутри и снаружи и преобразования структуры в поковке после термической обработки остается внутреннее напряжение.
Когда это напряжение превысит предел текучести стали в момент термообработки, это вызовет деформацию поковки. В процессе термической обработки существуют термические напряжения и напряжения фазового перехода, их причины и функции различны.
Поковки при нагреве и охлаждении сопровождаются явлением теплового расширения и холодного сжатия, когда поверхность ковки и сердцевина из-за скорости нагрева или охлаждения различаются, что приводит к разнице температур, объемному расширению или сжатию на поверхности и сердцевине. , эта разница температур и изменение объема вызваны различным внутренним напряжением, называемым термическим напряжением.
Поковок в процессе термической обработки изменение термического напряжения в основном проявляется как: при нагреве поковок температура поверхности повышается быстрее, чем сердцевина, температура поверхности высокая и расширяется, температура сердцевины низкая и не расширяется , в это время поверхностное сжимающее напряжение, основное растягивающее напряжение. Когда поковки дитермические, температура ядра увеличивается и расширяется, в это время поковки показывают объемное расширение; Охлаждение заготовки, поверхность охлаждается быстрее, чем сердцевина, усадка поверхности, высокая температура сердцевины для предотвращения усадки, растягивающее напряжение на поверхности, сердцевина создает сжимающее напряжение, при охлаждении до определенной температуры охлажденная поверхность больше не сжимается, и охлаждение сердечника происходит из-за продолжающегося сжатия, поверхность испытывает сжимающее напряжение, а сердцевина - растягивающее напряжение. Это напряжение все еще существует в поковке после охлаждения, которое называется остаточным напряжением.
При термообработке поковок массовый объем различных конструкций различен, поэтому массовый объем поковок должен измениться. Поскольку существует разница температур между поверхностью и сердцевиной поковки, трансформация поверхности и сердцевины организации происходит несвоевременно, поэтому изменения внутреннего и внешнего объема массы вызовут внутреннее напряжение. Этот внутренний стресс, вызванный неоднородностью организационной трансформации, называется стрессом фазового перехода.

Массовый объем основной структуры стали увеличивается в порядке аустенита, перлита, сортенита, троозита, нижнего бейнита, мартенсита отпуска и мартенсита. Например, поковки закаливаются быстрым охлаждением из-за того, что поверхность первого холода достигает его точки, поэтому поверхность из аустенита превращается в мартенсит, объем набухает, но сердцевина все еще находится в аустенитном состоянии, что предотвращает набухание поверхности, поэтому сердцевина ковки за счет растяжения напряжение, поверхность при сжимающем напряжении; Когда охлаждение продолжается, температура поверхности снижается и больше не будет набухать, в то время как ядро ​​​​из-за превращения в мартенсит объем будет продолжать набухать, поэтому поверхность будет препятствовать этому, поэтому сердце подвергается сжимающему напряжению. , и поверхность подвергается растягивающему напряжению. Это напряжение остается в поковке после охлаждения в виде остаточного напряжения.
Поэтому в процессе закалки-охлаждения изменение термического напряжения и напряжения фазового перехода противоположно, и конечное остаточное напряжение в поковке также противоположно. Сочетание термического напряжения и напряжения с фазовым переходом называется внутренним напряжением закалки. Когда остаточное внутреннее напряжение в поковке превышает предел текучести стали, заготовка вызывает пластическую деформацию, что приводит к деформации поковки.