軸鍛件加熱時由于內(nèi)應(yīng)力產(chǎn)生的裂紋
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發(fā)表時間：2018-08-27 18:42
坯料加熱時由于殘余應(yīng)力、溫度應(yīng)力、組織應(yīng)力之和超過材料的強度極限便可形成裂紋。同樣，軸鍛件在冷卻過程中也會引起溫度應(yīng)力、組織應(yīng)力以及殘余應(yīng)力而有可能形成裂紋。如果裂紋深度在加工范圍內(nèi)，可以使用砂輪或風(fēng)鏟淸除，但如果裂紋超過鍛件余量的范圍，則將報廢。
1.溫度應(yīng)力：冷卻初期，鍛件表面溫度明顯降低，體積收縮較大；而心部溫度較髙，收縮較小，表層收縮趨勢受心部阻礙，結(jié)果在表層受到拉應(yīng)力，心部則受到與其方向相反的壓應(yīng)力。對于塑性較好變形抗力較小的軟鋼，這時由于心部溫度仍然很髙，變形抗力小，且塑性較好，還可以產(chǎn)生微量塑性變形，使溫度應(yīng)力得以松弛，緩和這種溫度應(yīng)力。到了冷卻后期，鍛件表面溫度已接近室溫，基本上不再收縮，這時表層反而阻礙心部繼續(xù)收縮，導(dǎo)致了溫度應(yīng)力的反向，即心部由壓應(yīng)力轉(zhuǎn)為拉應(yīng)力，而表層由拉應(yīng)力轉(zhuǎn)為壓應(yīng)力。
2.組織應(yīng)力：軸鍛件在冷卻過程中如有相變發(fā)生，由于相變前后組織的比容不同，而且相轉(zhuǎn)變是在一定溫度范圍內(nèi)完成，因此鍛件表層和心部相變不同時進行而產(chǎn)生組織應(yīng)力。
例如鋼，奧氏體的比容為（0.12~0.125）立方厘米每克,馬氏體的比容為（0.127~0.131)立方厘米每克，如軸鍛件在冷卻過程中有馬氏體轉(zhuǎn)變，則隨著冷卻過程中溫度不斷下降，當(dāng)鍛件表層冷卻到馬氏體轉(zhuǎn)變溫度時，表層首***行馬氏體轉(zhuǎn)變，而心部仍處于奧氏體狀態(tài)。因此鍛件表面的體積膨脹受到心部的制約，這時所引起的組織應(yīng)力為：表層是壓應(yīng)力，心部為拉應(yīng)力。然而這時心部溫度較高，塑性較好，通過局部塑性變形可以緩和上述組織應(yīng)力。隨著軸鍛件冷卻過程的進行，心部也發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變，其體積膨脹，而表層體積卻不再發(fā)生變化。此時心部的膨脹又受到表層的阻礙，這時產(chǎn)生的組織應(yīng)力，心部為壓應(yīng)力，表層為拉應(yīng)力。隨著心部馬氏體含量的逐漸增加，應(yīng)力不斷增大，直到馬氏體轉(zhuǎn)變結(jié)束為止。
冷卻時的組織應(yīng)力和加熱時一樣也是三向應(yīng)力狀態(tài)，且切向應(yīng)力***大，這就是有時引起表層縱裂的原因之一。
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