锻件的冷却以及冷却过程中的内应力

2022-05-14 15:57:34 admin

锻件的冷却是指锻后从终锻温度冷却到室温。如果冷却方法选择不当，锻件可能因产生裂纹或白点而报废，也可能延长生产周期而影响生产率。所以，锻件冷却也是锻造生产中不可忽视的重要环节。

锻件在冷却过程中的内应力：坯料在加热过程中会产生内应力，同样，锻件在冷却过程中也会引起内应力。由于锻件冷却后期是处于温度较低的弹性状态，因此冷却内应力的危险性比加热内应力更大，按照冷却时内应力产生的原因不同，有温度应力、组织应力和残余应力。

1.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。

若锻件材料为抗力大难变形的硬钢，在冷却初期表层产生的拉应力不能得到松弛：就是冷却后期，尽管心部体积收缩对表层产生附加压应力，但也只能使表层初期产生的拉应力有所降低，而不会使温度应力符号发生改变，表层仍为拉应力，心部仍为压应力。

因此，软钢锻件冷却时可能出现内裂，硬钢锻件冷却时则易产生外裂。

2.组织应力锻件在冷却过程中如有相变发生，除引起温度应力外，还会产生组织应力，也是由于相变前后组织的比容发生变化，以及锻件表里相变时间不同的结果。

如锻件在冷却过程中有马氏体转变时，随着锻件温度降低，表层先进行马氏体转变，由于马氏体的比容大于奥氏体的比容，这时所引起的组织应力为，表层是压应力，心部为拉应力。但是这时心部温度比较高，处于塑性良好的奥氏体状态，通过局部塑性变形，上述应力很快得到松弛。随后锻件继续冷却，心部也发生马氏体转变，这时产生的组织应力，心部是压应力，表层为拉应力。应力不断增大，直到马氏体的转变结束为止。由于钢中所有相的比容均比奥氏体大，因此当锻件冷却发生其它组织转变时，所产生的组织应力同样具有上述规律。