Thermische Beanspruchung und Phasenwechselbeanspruchung von Schmiedestücken

Wärmebehandlungsverzug kann nach dem Glühen, Normalisieren, Härten, Anlassen und der Wärmebehandlung zur Oberflächenmodifikation auftreten. Die eigentliche Ursache des Verzugs liegt in der durch das Schmiedestück während der Wärmebehandlung erzeugten Eigenspannung, d. h. aufgrund des Temperaturunterschieds zwischen innen und außen und der Gefügeumwandlung bleibt das Schmiedestück nach der Wärmebehandlung Eigenspannung.
Wenn diese Spannung während der Wärmebehandlung in einem Moment die Streckgrenze von Stahl überschreitet, führt dies zu einer Verformung des Schmiedestücks. Bei der Wärmebehandlung treten thermische Spannungen und Phasenwechselspannungen auf, deren Ursachen und Funktionen unterschiedlich sind.
Schmiedeteile beim Erhitzen und Abkühlen, begleitet von Wärmeausdehnung und Kaltkontraktion, wenn die Schmiedeoberfläche und das Herz aufgrund der Erwärmungs- oder Abkühlungsgeschwindigkeit unterschiedlich sind, was zu Temperaturunterschieden führt, die Volumenausdehnung oder -kontraktion auf der Oberfläche und im Herzen ist nicht gleich Diese Temperaturdifferenz und Volumenänderung wird durch die unterschiedliche innere Spannung verursacht, die als thermische Spannung bezeichnet wird.
Schmiedeteile im Prozess der Wärmebehandlung, die Änderung der thermischen Spannung äußert sich hauptsächlich wie folgt: Wenn die Schmiedeteile erhitzt werden, steigt die Oberflächentemperatur schneller als der Kern, die Oberflächentemperatur ist hoch und dehnt sich aus, die Kerntemperatur ist niedrig und dehnt sich nicht aus , zu diesem Zeitpunkt die Oberflächendruckspannung, die Kernzugspannung. Wenn die Schmiedestücke dithermisch sind, steigt die Kerntemperatur und dehnt sich aus, zu diesem Zeitpunkt zeigen die Schmiedestücke eine Volumenausdehnung; Werkstückkühlung, die Oberflächenkühlung schneller als der Kern, Oberflächenschrumpfung, hohe Temperatur des Herzens, um Schrumpfung zu verhindern, Zugspannung auf der Oberfläche, das Herz erzeugt Druckspannung, wenn auf eine bestimmte Temperatur abgekühlt, die Oberfläche nicht mehr gekühlt hat Vertrag, und die Kernkühlung, die aufgrund der fortgesetzten Kontraktion auftritt, die Oberfläche ist Druckspannung und das Herz der Zugspannung. Diese Spannung existiert immer noch im Schmiedestück nach dem Abkühlen, was als Restspannung bezeichnet wird.
Während der Wärmebehandlung von Schmiedestücken ist das Massenvolumen verschiedener Strukturen unterschiedlich, sodass sich das Massenvolumen von Schmiedestücken zwangsläufig ändern wird. Da zwischen der Oberfläche und dem Herzen des Schmiedestücks ein Temperaturunterschied besteht, erfolgt die Organisationsumwandlung an der Oberfläche und im Herzen nicht rechtzeitig, sodass die internen und externen Massenvolumenänderungen interne Spannungen erzeugen. Dieser innere Stress, der durch die Heterogenität der Organisationstransformation verursacht wird, wird als Phasenübergangsstress bezeichnet.

Das Massenvolumen der Grundstruktur des Stahls nimmt in der Reihenfolge Austenit, Perlit, Sortenit, Troosit, unteres Bainit, angelassener Martensit und Martensit zu. Zum Beispiel, Schmiedeteile Abschrecken schnelles Abkühlen, aufgrund der Oberfläche der ersten Kälte zu seinem Punkt, so dass die Oberfläche von Austenit in Martensit, Volumenschwellung, aber das Herz ist noch im Austenitzustand, verhindern Oberflächenschwellung, also das Schmiedeherz durch Zug Spannung, Oberfläche durch Druckspannung; Wenn die Abkühlung fortgesetzt wird, wird die Oberflächentemperatur reduziert und wird nicht mehr anschwellen, während der Kern aufgrund der Umwandlung in Martensit das Volumen weiter anschwellen wird, so dass dies durch die Oberfläche verhindert wird, wodurch das Herz einer Druckspannung ausgesetzt wird , und die Oberfläche wird einer Zugspannung ausgesetzt. Diese Spannung verbleibt nach dem Abkühlen als Eigenspannung im Schmiedestück.
Daher sind beim Abschreckkühlprozess die Änderung der thermischen Spannung und der Phasenwechselspannung entgegengesetzt, und die endgültige Restspannung im Schmiedestück ist ebenfalls entgegengesetzt. Die Kombination aus thermischer Spannung und Phasenwechselspannung wird als Abschreckeigenspannung bezeichnet. Wenn die innere Restspannung im Schmiedestück die Streckgrenze von Stahl überschreitet, erzeugt das Werkstück eine plastische Verformung, was zu einer Verformung des Schmiedestücks führt.