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温度应力 在锻件冷却的初期.表层冷却快,体积收缩大;心部冷却慢,体积收缩小。由于表层的收缩受到心部的阻碍,于是在锻件的内部产生温度应力,表层为拉应力,心部为压应力。
如锻件材料为抗力小易变
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温度应力 在锻件冷却的初期.表层冷却快,体积收缩大;心部冷却慢,体积收缩小。由于表层的收缩受到心部的阻碍,于是在锻件的内部产生温度应力,表层为拉应力,心部为压应力。
如锻件材料为抗力小易变形的软钢,随着继续冷却,冷却初期表层产生的拉应力,由于变形松弛逐渐减小至零。到冷却后期,表层温度很低,体积收缩停止,而心部体积收缩却受到表层制约,结果使温度应力符号发生改变,表层变为压应力,心部变成拉应力。
锻件工艺守则又称为操作守则,它不是按一种锻件来编制的,是按同类零件编制,是工艺规程的细化。对热处理工艺进行原则性介绍。它的编制没有统一格式,编制依据如下。
科学性和合理性:按工艺类别或产品类别进行编制,例如退火工艺守则、淬火工艺守则等。对工艺规程中不能详细描述的操作要领进行规定,例如装炉的注意要点,炉子的有效区尺寸,脱氧、真空炉脱气等。对热处理共性的部分进行说明。
锻件在加热或冷却时,由于表面和心部存在的温差导致热胀冷缩的不一致所引起的内应力称为热应力。热应力是热处理过程普遍存在的一种内应力。
冷却初期,表层首先冷却产生体积收缩,由于试样心部溢度下降较少,体积收缩相应也较小,这样在同一试样上内外收缩不同则相互之间发生作用力。试样表面的收缩将受到心部的阻碍,于是在试样表层产生拉应力、心部为压应力。此应力值随若溢度的升高而增加,当应力超过心部的屈服强度时,试样发生表足拉伸、心部压缩的塑性变形。变形的结果使内应力得到一定程度的松弛、应力值降低。当表面温度接近室温或淬火冷却介质的温度时,心部以相对快的速度冷却收缩,但此时心部的收缩又受到表层的牵制,结果试样内形成与冷却阶段初期方向相反的内应力,即在表层产生压应力、心部为拉应力。由于试样温度已经很低,钢的屈服强度明显升高,热应力不再引起塑性变形, 这样的应力分布就被保留下来成为残留应力。因此,热应力作用的结果终是使锻件表面呈压应力状态。
充分利用锻件的锻造余热进行热处理,不仅在节能降耗、提升效率等方面有着显而易见的优势,而且又减少三废排放,既节能又环保。我国2007年锻件总产里约为410万t,其中模锻件产里为293万t(汽车模锻件占65%左右),意义重大。
机械零件大量采用碳素结构钢和低合金结构钢,其锻件被常用的热处理工艺为正火、等温正火、退火和调质。
调质能耗:采用连续式电阻炉,淬火温度840℃~860℃,每kg锻件实际耗电约为0.6kWh.采用连续式电阻同火炉,回火温度550℃~650℃,每kg锻件实际耗电约0.4kWh。
正火能耗:采用连续式电阻炉,正火温度930℃~960℃,每kg锻件实际耗电为0.5kWh。
等温正火能耗:采用连续式电阻等温正火炉,加热温度为920℃~940℃,冷却,等温温度600℃~650℃,每kg锻件实际能耗约为0.8kWh。
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