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产品名称: 锻方、钢锭 优特钢——金属材料,上海渊钢实业有限公司
圆棒规格: 锻方、钢锭 圆钢直径3.3mm起至300mm 长度6米以内
板材规格: 锻方、钢锭 厚度6mm-300mm 宽度710mm以内 长度6米以内
产地厂家: 锻方、钢锭 德国撒斯特,宝钢,东北特钢,长钢仓库均有现货
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 一、 钢的淬火应力

    工件在加热和冷却中,由于表层和心部的冷却速度和时间的不一致,形成温差,就会体积和收缩不均而产生应力,即热应力。在热应力的作用下,由于表层开始温度低于心部,收缩也大于心部而使心部受拉,当冷却结束时,由于心部后冷却体积收缩不能进行而使表层受压心部受拉。即在热应力的作用下终使工件表层受压而心部受拉。

    这种现象受到冷却速度,材料成分和工艺等因素的影响。当冷却速度愈快,含碳量和合金成分愈高,冷却中在热应力作用下产生的不均匀塑性变形愈大,后形成的残余应力就愈大。另一方面钢在淬火中由于组织的变化即奥氏体向马氏体转变时,比容的增大会伴随工件体积的,工件各部位先后相变,造成体积长大不一致而产生组织应力。组织应力变化的终结果是表层受拉应力,心部受压应力,恰好与热应力相反。组织应力的大小与工件在马氏体相变区的冷却速度,形状,材料的化学成分等因素有关。

    实践证明,任何工件在淬火中的相变,热应力和组织应力都会发生。只不过热应力在组织转变以前就已经产生了,而组织应力则是在组织转变中产生的,在整个冷却中,热应力与组织应力综合作用的结果,就是工件中实际存在的应力。

    这两种应力综合作用的结果是十分复杂的,受着许多因素的影响,如成分、形状、工艺参数等。就其发展来说只有两种类型,即热应力和组织应力,作用方向相反时二者抵消,作用方向相同时二者相互迭加。不管是相互抵消还是相互迭加,两个应力应有一个占主导因素,热应力占主导地位时的作用结果是工件心部受拉,表面受压。组织应力占主导地位时的作用结果是工件心部受压表面受拉。

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应力对淬火裂纹的影响

    存在于淬火件不同部位上能引起应力集中的因素(包括冶金缺陷在内),对淬火裂纹的产生都有促进作用,但只有在拉应力场内(尤其是在大拉应力下)才会出来,若在压应力场内并无促裂作用。

    淬火冷却速度是一个能影响淬火并决定残余应力的重要因素,也是一个能对淬火裂纹赋于重要乃至决定性影响的因素。为了达到淬火的目的,通常必须加速零件在高温段内的冷却速度,并使之超过钢的临界淬火冷却速度才能马氏体组织。

    就残余应力而论,这样做由于能抵消组织应力作用的热应力值,故能工件表面上的拉应力而达到纵裂的目的。其效果将随高温冷却速度的加快而增大。而且,在能淬透的情况下,截面尺寸越大的工件,虽然实际冷却速度更缓,开裂的危险性却反而愈大。这一切都是由于这类钢的热应力随尺寸的增大实际冷却速度减慢,热应力减小,组织应力随尺寸的增大而,后形成以组织应力为主的拉应力作用在工件表面的作用特点造成的。并与冷却愈慢应力愈小的观念大相径庭。对这类钢件而言,在正常条件下淬火的高淬透性钢件中只能形成纵裂。

    避免淬裂的原则是设法尽量减小截面内外马氏体转变的不等时性。仅仅实行马氏体转变区内的 缓冷却不足以预防纵裂的形成。一般情况下只能产生在非淬透性件中的裂纹,虽以整体快速冷却为必要的形成条件,可是它的真正形成原因,却不在快速冷却(包括马氏体转变区内)本身,而是淬火件局部位置(由几何结构决定),在高温临界温度区内的冷却速度显着减缓,因而没有淬硬所致。产生在大型非淬透性件中的横断和纵劈,是由以热应力为主要成份的残余拉应力作用在淬火件中心,而在淬火件末淬硬的截面中心处,首先形成裂纹并由内往外扩展而造成的。

    为了避免这类裂纹产生,往往使用水--油双液淬火工艺。在此工艺中实施高温段内的快速冷却,目的仅仅在于确保外层金属马氏体组织;而从内应力的角度来看,这时快冷有害无益。其次,冷却后期缓冷的目的,主要不是为了马氏体相变的速度和组织应力值,而在于尽量减小截面温差和截面中心部位金属的收缩速度,从而达到减小应力值和终淬裂的目的。

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