Naprężenie termiczne i naprężenie przemiany fazowej odkuwek

Zniekształcenie obróbki cieplnej może wystąpić po obróbce cieplnej wyżarzania, normalizacji, hartowania, odpuszczania i modyfikacji powierzchni. Podstawowa przyczyna odkształceń leży w naprężeniach wewnętrznych wytwarzanych przez odkuwkę podczas obróbki cieplnej, to znaczy z powodu różnicy temperatur między wnętrzem a zewnętrzem oraz przekształceniami struktury, odkuwka po obróbce cieplnej pozostaje naprężeniami wewnętrznymi.
Gdy naprężenie to przekroczy w jednej chwili granicę plastyczności stali podczas obróbki cieplnej, spowoduje to odkształcenie odkuwki. W procesie obróbki cieplnej występują naprężenia termiczne i naprężenia przemiany fazowej, ich przyczyny i funkcje są różne.
Odkuwki w nagrzewaniu i chłodzeniu z towarzyszącym zjawiskiem rozszerzalności cieplnej i skurczu na zimno, gdy powierzchnia odkuwki i rdzeń ze względu na prędkość nagrzewania lub chłodzenia są różne, co powoduje różnicę temperatur, rozszerzanie lub kurczenie się objętości na powierzchni i rdzeniu nie są takie same , ta różnica temperatur i zmiana objętości spowodowana różnymi naprężeniami wewnętrznymi, zwanymi naprężeniami termicznymi.
Odkuwki w procesie obróbki cieplnej zmiana naprężeń termicznych objawia się głównie: przy nagrzewaniu odkuwek temperatura powierzchni rośnie szybciej niż rdzenia, temperatura powierzchni jest wysoka i rozszerza się, temperatura rdzenia jest niska i nie rozszerza się , w tym czasie naprężenie ściskające powierzchni, naprężenie rozciągające rdzenia. Gdy odkuwki są ditermiczne, temperatura rdzenia wzrasta i rozszerza się, w tym czasie odkuwki wykazują ekspansję objętościową; Chłodzenie przedmiotu obrabianego, chłodzenie powierzchni szybsze niż rdzeń, skurcz powierzchni, wysoka temperatura serca, aby zapobiec skurczowi, naprężenia rozciągające na powierzchni, serce wytwarza naprężenia ściskające, po schłodzeniu do określonej temperatury powierzchnia nie jest już schłodzona, a chłodzenie rdzenia występuje z powodu ciągłego skurczu, powierzchnia jest naprężeniem ściskającym, a serce naprężenia rozciągającego. Naprężenie to nadal istnieje w odkuwce po schłodzeniu, co nazywa się naprężeniem szczątkowym.
Podczas obróbki cieplnej odkuwek objętość masowa różnych konstrukcji jest różna, więc objętość masowa odkuwek musi się zmieniać. Ponieważ istnieje różnica temperatur między powierzchnią a sercem odkuwki, powierzchnia i serce transformacji organizacji nie zachodzą w odpowiednim czasie, więc wewnętrzne i zewnętrzne zmiany objętości masy spowodują wewnętrzne naprężenia. Ten wewnętrzny stres spowodowany heterogenicznością transformacji organizacyjnej nazywany jest stresem przejścia fazowego.

Objętość masowa podstawowej struktury stali wzrasta w kolejności austenitu, perlitu, sortenitu, troozytu, bainitu dolnego, martenzytu odpuszczonego i martenzytu. Na przykład odkuwki hartujące szybkie chłodzenie, ze względu na powierzchnię pierwszego zimna do jego punktu, więc powierzchnia od austenitu do martenzytu, objętość pęcznieje, ale serce jest nadal w stanie austenitu, zapobiega pęcznieniu powierzchni, więc kucie serca przez rozciąganie naprężenie, powierzchnia przez naprężenie ściskające; Gdy chłodzenie będzie kontynuowane, temperatura powierzchni spadnie i nie będzie już pęcznieć, podczas gdy rdzeń z powodu przemiany w martenzyt objętość będzie nadal pęcznieć, więc powierzchnia będzie temu zapobiegać, więc serce jest poddawane naprężeniom ściskającym , a powierzchnia jest poddawana naprężeniom rozciągającym. Naprężenie to pozostaje w odkuwce po schłodzeniu jako naprężenie szczątkowe.
Dlatego w procesie chłodzenia hartowniczego zmiana naprężenia termicznego i naprężenia przy zmianie fazy jest przeciwna, a końcowe naprężenie szczątkowe w odkuwce jest również przeciwne. Połączenie naprężenia termicznego i naprężenia związanego ze zmianą fazy nazywa się wewnętrznym naprężeniem hartowania. Kiedy szczątkowe naprężenie wewnętrzne w odkuwce przekroczy granicę plastyczności stali, przedmiot obrabiany spowoduje odkształcenie plastyczne, co spowoduje zniekształcenie odkuwki.