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锻件加热时由于内应力产生的裂纹
作者:山东徐氏重工有限公司 来源:http://www.sdxszg.com 时间:2018/10/4 10:31:45

      料加热时由于残余应力、温度应力、组织应力之和超过材料的强度极限便可形成裂纹。同样,锻件在冷却过程中也会引起温度应力、组织应力以及残余应力而有可能形成裂纹。如果裂纹深度在加工范围内,可以使用砂轮或风铲淸除,但如果裂纹超过锻件余量的范围,则将报废。

1.温度应力:冷却初期,锻件表面温度明显降低,体积收缩较大;而心部温度较髙,收缩较小,表层收缩趋势受心部阻碍,结果在表层受到拉应力,心部则受到与其方向相反的压应力。对于塑性较好变形抗力较小的软钢,这时由于心部温度仍然很髙,变形抗力小,且塑性较好,还可以产生微量塑性变形,使温度应力得以松弛,缓和这种温度应力。到了冷却后期,锻件表面温度已接近室温,基本上不再收缩,这时表层反而阻碍心部继续收缩,导致了温度应力的反向,即心部由压应力转为拉应力,而表层由拉应力转为压应力。

2.组织应力:锻件在冷却过程中如有相变发生,由于相变前后组织的比容不同,而且相转变是在一定温度范围内完成,因此锻件表层和心部相变不同时进行而产生组织应力。


例如钢,奥氏体的比容为(0.12~0.125)立方厘米每克,马氏体的比容为(0.127~0.131)立方厘米每克,如锻件在冷却过程中有马氏体转变,则随着冷却过程中温度不断下降,当锻件表层冷却到马氏体转变温度时,表层首先进行马氏体转变,而心部仍处于奥氏体状态。因此锻件表面的体积膨胀受到心部的制约,这时所引起的组织应力为:表层是压应力,心部为拉应力。然而这时心部温度较高,塑性较好,通过局部塑性变形可以缓和上述组织应力。随着锻件冷却过程的进行,心部也发生马氏体转变,其体积膨胀,而表层体积却不再发生变化。此时心部的膨胀又受到表层的阻碍,这时产生的组织应力,心部为压应力,表层为拉应力。随着心部马氏体含量的逐渐增加,应力不断增大,直到马氏体转变结束为止。

冷却时的组织应力和加热时一样也是三向应力状态,且切向应力最大,这就是有时引起表层纵裂的原因之一。

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