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鋼件淬火中組織應(yīng)力引起的相變歪扭

2017年03月14日08:59 青島豐東熱處理

眾所周知,淬火時(shí)鋼中的過冷奧氏體向馬氏體轉(zhuǎn)變的過程中,伴隨有質(zhì)量體積的變化。由于馬氏體的質(zhì)量體積大于奧氏體的質(zhì)量體積,所以轉(zhuǎn)變結(jié)果,將引起體積膨脹。由于淬火冷卻初期鋼件表層或截面較小的部分,其冷卻速度快,使之首先冷卻到Ms點(diǎn)以下發(fā)生奧氏體向馬氏體轉(zhuǎn)變,但鋼件心部或較厚的部分這一轉(zhuǎn)變略為滯后,這樣造成了馬氏體向奧氏體轉(zhuǎn)變的不等時(shí)性。表層和冷卻較快的部分,發(fā)生馬氏體型相變引起鋼件外層和局部的體積膨脹,而鋼件內(nèi)部和冷卻較慢的部分尚未處于過冷奧氏體狀態(tài),此時(shí)會(huì)由于外層的膨脹而產(chǎn)生拉應(yīng)力;外層膨脹受到內(nèi)部限制而具有壓應(yīng)力。因而導(dǎo)致變形,立方體形件,各面傾向于凹入變形;長的圓柱狀件,直徑縮小,長度伸長;圓盤形件直徑增大,厚度減小。

當(dāng)進(jìn)一步冷卻時(shí),中心部分的溫度也降至Ms點(diǎn)以下,也進(jìn)行A→M的轉(zhuǎn)變,發(fā)生體積膨脹,從而給外層一種擴(kuò)張作用,造成應(yīng)力狀態(tài)的反轉(zhuǎn),使外表層承受拉應(yīng)力作用,心部受壓應(yīng)力作用。由于表層堅(jiān)硬的馬氏體外殼,鋼的屈服極限極高,不易引起塑性的滑移變形,如內(nèi)應(yīng)力較大時(shí)則有形成淬火裂紋的危險(xiǎn)。

因此,組織應(yīng)力所引起的變形,表層膨脹時(shí),將受到由于中心部分產(chǎn)生的拉應(yīng)力而造成的塑性滑移變形所支配。

因相變而造成的體積增大,其規(guī)律是:

(1)奧氏體中的含碳量越多,體積增加越大;

(2)形成的馬氏體量越多,體積增長越大;

(3)殘余奧氏體和未溶碳化物越少,體積增長越大;

(4) Ms點(diǎn)以下鋼的屈服強(qiáng)度越高,變形越小。

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