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    鋼件淬火中熱應力和組織應力引起的變形現象

    在實際生產中,鋼件的熱處理應力,一般是既有熱應力,又有組織應力,以及組織不均勻所造成的附加應力存在。所謂淬火變形,就是這些應力的綜合作用的結果(很少遇到因單純的熱應力或組織應力所造成的變形)。然而,究竟產生趨向于何種形式的變形,鋼的淬透性和Ms點的位置具有重要的影響,此二者又取決于鋼的成分等。對于具有一定成分的某種鋼來說,Ms點又取決于其淬火溫度,因為淬火溫度的高低對高溫奧氏體中含碳量及合金元素起決定作用。另外,淬火溫度對熱應力的大小和殘余奧氏體量的多少也有重要影響。其他如冷卻速度、工件形狀、尺寸因素等對淬火應力、淬火變形有直接的影響。如此等等,影響因素很多。

    對于屈服極限較高的鋼件,未穿透淬火時,冷卻的初期,表面冷卻速度較快而發生較大的收縮,卻因心部冷卻較慢收縮較小而受到阻礙,從而使得表層具有拉應力,心部承受壓應力作用。將引起表層的塑性拉伸變形。在隨后的冷卻過程心部溫度也下降較快造成應力反轉前,心部發生了奧氏體→珠光體轉變(有較小的體積膨脹),又進一步增大了表層的塑性變形。對于高碳鋼來說,由于Ms點較低,屈服極限高,一般只發生冷卻初期的熱應力型的變形,亦即趨于球形化。

    對于一般結構鋼來說,Ms點較高,屈服強度較低。因而,淬透性越好的鋼,其表層的相轉變引起的塑性拉伸變形就顯著。就是說,是兼受熱應力和組織應力的綜合作用,其結果,產生以組織應力為主的變形。

    對于淬透性良好的鋼,進行穿透淬火時,冷卻初期,即表層和心部都在Ms點以上時,表層急冷收縮受內部的阻礙而產生拉應力,心部受到壓應力作用。當表層冷卻至Ms點以下,發生馬氏體轉變而膨脹,卻受到心部的限制,因而加速了應力反轉,使心部受拉應力作用,并導致組織應力型的相變變形。當心部也冷至Ms點以下時,心部馬氏體轉變時便發生再度的應力反轉,使表層具拉應力,心部受壓應力作用。

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