鍛件的冷卻以及冷卻過程中的內(nèi)應力

2022-05-14 15:57:34 admin

鍛件的冷卻是指鍛后從終鍛溫度冷卻到室溫。如果冷卻方法選擇不當，鍛件可能因產(chǎn)生裂紋或白點而報廢，也可能延長生產(chǎn)周期而影響生產(chǎn)率。所以，鍛件冷卻也是鍛造生產(chǎn)中不可忽視的重要環(huán)節(jié)。

鍛件在冷卻過程中的內(nèi)應力：坯料在加熱過程中會產(chǎn)生內(nèi)應力，同樣，鍛件在冷卻過程中也會引起內(nèi)應力。由于鍛件冷卻后期是處于溫度較低的彈性狀態(tài)，因此冷卻內(nèi)應力的危險性比加熱內(nèi)應力更大，按照冷卻時內(nèi)應力產(chǎn)生的原因不同，有溫度應力、組織應力和殘余應力。

1.溫度應力在鍛件冷卻的初期.表層冷卻快，體積收縮大；心部冷卻慢，體積收縮小。由于表層的收縮受到心部的阻礙，于是在鍛件的內(nèi)部產(chǎn)生溫度應力，表層為拉應力，心部為壓應力。

如鍛件材料為抗力小易變形的軟鋼，隨著繼續(xù)冷卻，冷卻初期表層產(chǎn)生的拉應力，由于變形松弛逐漸減小至零。到冷卻后期，表層溫度很低，體積收縮停止，而心部體積收縮卻受到表層制約，結(jié)果使溫度應力符號發(fā)生改變，表層變?yōu)閴簯?，心部變成拉應力?/span>

若鍛件材料為抗力大難變形的硬鋼，在冷卻初期表層產(chǎn)生的拉應力不能得到松弛：就是冷卻后期，盡管心部體積收縮對表層產(chǎn)生附加壓應力，但也只能使表層初期產(chǎn)生的拉應力有所降低，而不會使溫度應力符號發(fā)生改變，表層仍為拉應力，心部仍為壓應力。

因此，軟鋼鍛件冷卻時可能出現(xiàn)內(nèi)裂，硬鋼鍛件冷卻時則易產(chǎn)生外裂。

2.組織應力鍛件在冷卻過程中如有相變發(fā)生，除引起溫度應力外，還會產(chǎn)生組織應力，也是由于相變前后組織的比容發(fā)生變化，以及鍛件表里相變時間不同的結(jié)果。

如鍛件在冷卻過程中有馬氏體轉(zhuǎn)變時，隨著鍛件溫度降低，表層先進行馬氏體轉(zhuǎn)變，由于馬氏體的比容大于奧氏體的比容，這時所引起的組織應力為，表層是壓應力，心部為拉應力。但是這時心部溫度比較高，處于塑性良好的奧氏體狀態(tài)，通過局部塑性變形，上述應力很快得到松弛。隨后鍛件繼續(xù)冷卻，心部也發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變，這時產(chǎn)生的組織應力，心部是壓應力，表層為拉應力。應力不斷增大，直到馬氏體的轉(zhuǎn)變結(jié)束為止。由于鋼中所有相的比容均比奧氏體大，因此當鍛件冷卻發(fā)生其它組織轉(zhuǎn)變時，所產(chǎn)生的組織應力同樣具有上述規(guī)律。