今天下面我们对不锈钢锻件冷却时的这几种基本应力进行讨论一下:
1.冷却时的热应力。
随着冷却的进行,由于表面冷却快,心部冷却慢,工件内外的温差逐渐增大,导致不锈钢锻件表面产生拉应力,心部产生压应力。这是因为表面先冷却要收缩,但是仍然处于热状态的心部不让它收缩,所以心部使表面受拉;相反,表面使心部受压。这种应力随着不锈钢锻件的内外温差的加大而增加。但是钢在高温下屈服点很低,且具有很高的塑形,所以这种温差引起的瞬时应力将由于不锈钢锻件内外的塑形变形和回复再结晶或其他方式松弛掉。
2.冷却时的组织应力。
组织应力又称相变应力,是由于不锈钢锻件快速冷却时表层与心部相变不同时而产生的力。
淬火时,若暂且不考虑热应力作用,试样表层先冷却到Ms点以下,发生马氏体相变,并伴随体积膨胀。
3.截面组织差异引起的内应力。
淬火时由于钢的淬透性和介质的冷却能力的限制,往往不可能把不锈钢锻件全部淬透,淬火后获得的是表层为马氏体,心部为珠光体类型的组织。这时由于这两种组织上的比容不同,在交界处的外面淬透层中产生压变力,而在里面的心部产生拉应力。当表面淬火或碳含量较高时,由于这种淬透层与心部的比容差较大而在交界处附近产生很大的内应力;即在交界处附近的拉应力和压应力都有显著增大的倾向,这就是由于组织差异引起的残余应力的主要特征。