Причина деформації при куванні після термообробки

Після відпалу, нормалізації, загартування, відпустки та термічної обробки модифікації поверхні кування може викликати деформацію термічної обробки.

Основною причиною деформації є внутрішня напруга поковки під час термічної обробки, тобто внутрішня напруга поковки після термічної обробки залишається через різницю температур між внутрішньою та зовнішньою сторонами та різницю в перетворенні структури.

Коли ця напруга перевищує межу текучості сталі в певний момент під час термічної обробки, це спричинить деформацію кування.

Внутрішня напруга, що виникає в процесі термічної обробки, включає термічну напругу та напругу зміни фази.

1

1. Термічний стрес
Коли поковка нагрівається та охолоджується, це супроводжується явищем теплового розширення та холодного стиснення. Коли поверхня та серцевина поковки нагріваються або охолоджуються з різними швидкостями, що призводить до різниці температур, розширення або звуження об’єму також відрізняється від об’єму поверхні та серцевини. Внутрішня напруга, спричинена різними змінами об’єму через різницю температур, називається термічною напругою.
У процесі термічної обробки термічне напруження поковки в основному проявляється як: коли поковка нагрівається, температура поверхні підвищується швидше, ніж серцевина, температура поверхні висока і розширюється, температура серцевини низька і не розширюється , у цей час поверхнева напруга стиснення та напруга розтягу серцевини.
Після діатермії температура серцевини підвищується, а поковка розширюється. У цей момент кування демонструє розширення об’єму.
Охолодження заготовки, поверхня охолоджується швидше, ніж ядро, усадка поверхні, висока температура серця для запобігання усадки, напруга розтягування на поверхні, серце створює напругу стиску, коли охолоджується до певної температури, охолоджена поверхня більше не стискається, і охолодження серцевини відбувається внаслідок тривалого скорочення, поверхня є напругою стиску, тоді як серцевина напруги розтягування, напруга в кінці охолодження все ще існує всередині поковок і називається залишковою напругою.

1

2. Напруга зміни фази

У процесі термічної обробки маса і об'єм поковок повинні змінюватися, оскільки маса і об'єм різних конструкцій різні.
Через різницю температур між поверхнею та серцевиною кування трансформація тканини між поверхнею та серцевиною не відбувається своєчасно, тому внутрішня напруга буде створюватись, коли внутрішня та зовнішня зміна маси та об’єму відрізняються.
Цей вид внутрішньої напруги, викликаної різницею трансформації тканин, називається напругою зміни фази.

Масові обсяги основних структур у сталі збільшені в порядку аустеніту, перліту, состеніту, трооститу, гіпобаїніту, відпущеного мартенситу та мартенситу.
Наприклад, коли поковку гартують і швидко охолоджують, поверхневий шар перетворюється з аустеніту в мартенсит і об'єм розширюється, але серцевина все ще знаходиться в аустенітному стані, запобігаючи розширенню поверхневого шару. В результаті серцевина поковки піддається напрузі розтягування, тоді як поверхневий шар піддається напрузі стиску.
Коли воно продовжує охолоджуватися, температура поверхні падає, і серце більше не розширюється, але об’єм серця продовжує збільшуватися, перетворюючись на мартенсит, тому цьому перешкоджає поверхня, тому серце піддається стискаючому навантаженню, і поверхня піддається напрузі розтягування.
Після охолодження вузла ця напруга залишиться всередині поковки і стане залишковою напругою.

Тому під час процесу загартування та охолодження термічне напруження та напруга зміни фази протилежні, а два напруги, які залишаються в поковці, також протилежні.
Комбінована напруга термічної напруги та напруги зміни фази називається внутрішньою напругою гарту.
Коли залишкова внутрішня напруга в куванні перевищує межу текучості сталі, заготовка буде виробляти пластичну деформацію, що призведе до деформації кування.

(від: 168 поковок сітка)


Час публікації: 29 травня 2020 р

  • Попередній:
  • далі: