Термічна напруга та фазова напруга поковок

Спотворення при термічній обробці можуть виникнути після термічної обробки відпалу, нормалізації, загартування, відпустки та модифікації поверхні. Основна причина деформації полягає у внутрішній напрузі, створюваній поковкою під час термічної обробки, тобто через різницю між температурою всередині та зовні та трансформацію структури поковка після термічної обробки залишається внутрішньою напругою.
Коли це напруження перевищує межу текучості сталі за мить під час термічної обробки, це спричинить деформацію кування. У процесі термічної обробки розрізняють термічну напругу та напругу зміни фази, причини та функції яких різні.
Поковки під час нагрівання та охолодження супроводжуються явищем теплового розширення та холодного стиснення, коли поверхня кування та серцева частина через нагрівання чи охолодження відрізняються швидкістю, що призводить до різниці температур, об’ємного розширення або скорочення на поверхні та серцевій частині не однакові. , ця різниця температур і зміна об’єму, спричинена різною внутрішньою напругою, яка називається тепловою напругою.
Поковки в процесі термічної обробки, зміна термічної напруги в основному проявляється як: коли поковки нагріваються, температура поверхні підвищується швидше, ніж серцевина, температура поверхні висока і розширюється, температура серцевини низька і не розширюється , в цей час поверхнева напруга стиску, основна напруга розтягування. Коли поковки дитермічні, температура серцевини збільшується та розширюється, у цей час поковки демонструють розширення об’єму; Охолодження заготовки, поверхня охолоджується швидше, ніж ядро, усадка поверхні, висока температура серця для запобігання усадці, напруга розтягування на поверхні, серце створює напругу стиску, коли охолоджується до певної температури, охолоджена поверхня більше не стискається, і охолодження серцевини відбувається внаслідок тривалого стиснення, поверхня - це напруга стиску, а серце - напруга розтягування. Ця напруга все ще існує в куванні після охолодження, що називається залишковою напругою.
При термічній обробці поковок масовий об’єм різних структур неоднаковий, тому масовий об’єм поковок обов’язково змінюється. Оскільки існує різниця температур між поверхнею та серцем кування, поверхня та серце трансформації організації не є своєчасними, тому внутрішні та зовнішні зміни об’єму маси призведуть до внутрішньої напруги. Цей внутрішній стрес, викликаний неоднорідністю організаційної трансформації, називається стресом фазового переходу.

Масовий об'єм основної структури сталі збільшується в порядку аустеніту, перліту, сортеніту, троозиту, нижнього бейніту, відпущеного мартенситу та мартенситу. Наприклад, поковки гартують швидким охолодженням, через поверхню першого холоду до його точки, тому поверхня з аустеніту в мартенсит, об'єм набухає, але серце все ще знаходиться в аустенітному стані, запобігає набряку поверхні, тому серце кування за допомогою розтягування напруга, поверхня напругою стиску; Коли охолодження продовжується, температура поверхні знижується і більше не набухає, тоді як серцевина через перетворення в мартенсит, об’єм продовжуватиме набухати, тому цьому буде перешкоджати поверхня, тому серце піддається стискаючому стресу , і поверхня піддається напрузі розтягування. Ця напруга залишається в поковці після охолодження як залишкова напруга.
Тому в процесі охолодження загартування зміна термічної напруги та напруги зміни фази є протилежними, а кінцева залишкова напруга в куванні також протилежна. Комбінація термічної напруги та напруги зміни фази називається внутрішньою напругою гарту. Коли залишкова внутрішня напруга в поковці перевищує межу текучості сталі, заготовка буде виробляти пластичну деформацію, що призведе до спотворення поковки.