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导致大棚管厂家产品生产体积胀缩不均一的原因

作者:天津鑫鸿晟钢管有限公司 浏览: 发表时间:2019-11-25 17:19:07

        钢件热处理时,特别是淬火过程,由于截面各部分加热和冷却速度不一致而存在温度差,加之组织转变的不等时性等原因,使得钢件截面各部分的体积胀缩不均一,组织转变的不均匀以及弹塑性变形的不一致而导致热处理应力的产生。热处理应力的大小直接影响到热处理质量,例如,较高的淬火应力一旦超过钢的屈服极限和破断抗力时,就会引起钢件的变形,以致开裂。同时,大棚管厂家热处理应力也与钢件的使用性能和寿命有着密切关系。例如,经过喷丸处理或其他表面强化处理的零件,由于表面处于压应力状态,则可以提高其疲劳寿命。所以说,热处理应力对工件质量的影响有其不利的一面,应极力减小和消除;但也有其有利一面是可以被利用的。尤其是应力对热处理变形和裂纹的影响更不能忽视热处理应力的产生原因较复杂,影响因素也较多。如钢材的化学成分、原始组织状态、工件的结构形状、尺寸大小以及热处理的工艺操作方法等均可能使钢件在热处理过程产生不同程度的变形、甚至裂纹。因此,在研究钢件的热处理变形与裂纹的问题时,首先大棚管厂家要了解产生钢的热处理应力的有关问题。如热处理应力的类型、产生原因、影响因素、热处理应力对钢件热处理变形与开裂的作用以及降低和消除热处理应力的方法等。热处理应力主要可分为热应力和组织应力两种。它们在钢件内存在的状态和起的作用有所不同。由于加热或冷却不均匀所造成的钢件内应力叫做热应力;由于组织转变的不等时性所造成的内应力叫做组织应力。此外,由于钢件内部组织转变的不均匀而引起的内应力叫做附加应力。热处理后钢件的最终应力状态及大小取决于它们之和。

        称为合应力或残余应力。钢件热处理变形与裂纹的产生,就是这些内应力综合作用的结果。同时,在热处理应力的作用下,有时会使钢件的某一部分处于拉应力状态(以“+”号表示),而另一部分处于压应力状态(以“-”表示),有时则使得钢件内部各部分的应力状态分布得十分复杂。为了讨论方便,下面分别叙述。如前所述,热应力是热处理过程,钢件的表面和中心或薄的地方和厚的地方之间由于加热或冷却速度的不一致(形成温度差)导致体积胀缩不均而产生的内应力。即将钢制圆柱形试样加热到低于相变点的温度后,分别在水中和油中的冷却情况。可以看出,钢件无论在水中还是在油中冷却,其表面的冷却速度都比中心的冷速快得多。从而造成表面首先发生较大的收缩,中心收缩得较小加热或冷却速度愈快,钢件表面与中心的温度差则愈大,热应力亦愈大。可以看出,钢件快冷时热应力的变化情况。冷却初期,由于表面冷却较快温度较低,而心部冷却较慢温度尚较高,表面激烈收缩受到心部的阻碍,从而表面受拉应力作用,心部则受压应力作用。随时间的增长,冷却到最终,表层呈现压应力,心部受拉应力作用。内应力随时间变化的规律曲线所示。表层和中心的应力随冷却时间的增长而达到极限值,以后又在继续冷却过程中,随着试样内外温差的减小,应力亦逐步减小到零。冷至最终则因内部冷却收缩而使表面层和中心的应力符号发生变化,即表面由拉应力转变为压应力;中心由压应力转变为拉应力。

        因此,大棚管厂家热应力的作用结果最终是使钢件表面呈压应力状态。冷却速度对热应力的影响极大。冷速愈快则热应力愈大。含0.3%C的碳钢圆柱形试样(44毫米),加热至700℃C后分别在水和油中冷却的应力分布情况。可以看出,水冷后的应力大于油冷后的应力。由于奥氏体与马氏体的比容不同,前者小于后者。因而在淬火冷却时,奥氏体向马氏体转变的结果必然引起体积的膨胀。组织应力就是钢在淬火冷却时,由于表面冷却得快先发生奥氏体向马氏体转变(膨胀),中心或冷却较慢的部分后发生这种转变(亦膨胀),从而造成体积变化的不等时性所产生的内应力。简单地说,由于相变引起的比容变化的不等时性所产生的内应力叫做组织应力。钢件整体穿透淬火时组织应力的变化情况。淬火冷却过程中,由于表面先冷却到Ms点以下,表面先形成了马氏体并伴随体积膨胀。此时表面的膨胀却受到未转变的中心部分的限制。此时表面受压应力,中心受拉应力。当继续冷却时,中心发生奥氏体向马氏体转变(表面已转变结束,形成强固的马氏体外壳)伴随体积膨胀,使表面受到一种扩张力的作用。可见,由于组织转变的先后不同所造成的比容变化的不等时性,使表层形成拉应力,而中心形成压应力。因此,组织应力最终导致钢件表层处于拉应力状态。

  

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