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s136模具钢表面硬化工件的残余应力

发布时间:2021-05-12人气:

s136模具钢表面硬化工件的残余应力

常用的工程表面淬火方法主要包括高频淬火和火焰淬火,用这两种方法淬火的工件具有相似的残余应力分布。例如,根据圆柱形钢样品的高频淬火过程中残余应力形成的机理以及感应加热后的状态,钢的原始结构是珠光体。一方面,当表层转变为奥氏体时,体积收缩,另一方面,温度升高。由于未加热的芯的限制,表面层的体积将膨胀,或者膨胀,或者收缩,这将导致表面层的塑性变形来缓解应该产生的应力。根据冷却结束后的状态,此时的铁心仍然没有变化,但是加热后迅速冷却的表层由于马氏体相变而膨胀(或收缩)。它也受原子核的限制,如果假想的表面层和心脏可以分开,则两者之间必须形成一个空间。但是,表层和核心部分确实是不可分割的。结果,原本打算膨胀的回火表面层从内部受到约束以产生压缩应力,而芯部分形成拉伸应力。
s136模具钢

高频淬火残余应力的大小和分布与许多因素有关,例如淬火层的深度和硬度分布,工件的尺寸以及加热和冷却规格。淬火层的深度对残余压应力分布有重要影响。随着回火层深度的增加,表面的残余压应力增加,回火层下方的最大拉应力峰向中心移动;但是当加热层的深度超过一定值时,表面层的残余压缩应力随着加热层的深度的增加而减小。对于中小型钢零件,当淬火层的总深度为工件半径的10至20时,残余应力分布会更有利。对于大零件,该比率可以较小,但是通常只要淬火层的总深度不超过钢的淬透性,就可以获得良好的残余应力分布。

当淬火层的深度相同时,表面层的残余压缩应力随着工件尺寸的增加而增加,而未回火的芯的拉伸应力减小。沿回火层深度的硬度分布太陡和太慢,这对残余应力分布有不利影响。硬度分布太陡,最大拉应力接近表面。压缩应力对残余应力的分布有负面影响,增强零件的安全性会降低,因为损坏通常始于回火层以下的最大拉伸应力。尽管危险的拉伸应力值很小并且向中心移动,但硬度分布太慢。然而,有益的表面压缩张力也降低了。因此,通常认为高频淬火过渡区的宽度应为淬火层深度的20%至30%。

在表面的加热和部分冷却期间,沿层的深度在冷却区中的残余应力的分布符合感应加热冷却中残余应力的分布规律。该表面具有残余压缩应力和残余压缩深度。应力层等于回火硬化层的深度。在回火区和非淬火区的接合处附近,表面上的残余压应力减小,压应力层的深度变薄,甚至在表面上形成残余拉应力。例:Cr12马氏体不锈钢板样品,经过局部高频冷却后,残余内应力分布,可见在冷却区外表面残余张力接近衰减3mm(3)测量点为零大约在-20MPa的压力下,并且在层以下仅4m,它转化为残余拉应力,主要分布在沿层深度的拉应力类型中。该区域的存在降低了钢部件的疲劳强度和抗应力腐蚀性能,应引起足够的重视。

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