您当前的位置:中国泵阀制造网 > 泵阀学院 > 解决方案 > 阀体热处理对消除残余应力的作用分析

泵阀学院

阀体热处理对消除残余应力的作用分析
2017-12-21 11:23 中国泵阀制造网 作者:中国泵阀第一网信息部 点击:1261
【中国泵阀制造网 解决方案】械作用法包括静态应力处理法、冲击应力处理法、振动处理法等。其原理是在机械力的作用下,使工件产生局部塑性变形,以达到降低和调整残余应力的目的。机械作用法一般不会改变材料的微观组织和力学性能,但是只能部分地消除残余应力或使其重新分布,不可能使残余应力完全消除。通常材料的屈服强度随温度的升高而降低。

残余应力的调整和消除

通过热处理的方法或机械作用法可以消除工件的残余应力或使其重新分布。退火和回火能够部分地或完全地消除残余应力,是最常用的方法。但是退火和回火还会引起材料的组织变化、硬度下降和其他力学性能的变化。

机械作用法包括静态应力处理法、冲击应力处理法、振动处理法等。其原理是在机械力的作用下,使工件产生局部塑性变形,以达到降低和调整残余应力的目的。机械作用法一般不会改变材料的微观组织和力学性能,但是只能部分地消除残余应力或使其重新分布,不可能使残余应力完全消除。

(一)热处理对消除残余应力的作用

1.消除应力退火

消除应力退火的主要目的是消除铸造、锻造、焊接及机械加工等工序所造成的内应力。其工艺是将工件加热至Ac1以下50~200℃,保温后空冷或炉冷至200~300℃,再出炉空冷。消除应力退火中不发生组织转变,去除内应力的机理是局部塑性变形和蠕变引起的应力松弛。残余应力超过材料的屈服强度,就会使材料发生塑性变形,因此,残余应力总是低于材料的屈服强度。

通常材料的屈服强度随温度的升高而降低。如图8一5一3所示,温度升高到620℃,3%NiCr钢的弹性及限降低到约160MPa,也就是说,在620℃退火时,3%NiCr钢的残余应力不会超过160MPa考虑到蠕变变形的影响,残余应力还会进一步降低。

阀体热处理对消除残余应力的作用分析

图8一5一3  30%NiCr钢弹性极限随温度的变化

2 回火与残余应力的去除

回火的作用之一是消除淬火钢中的残余应力。淬火马氏体是一种不稳定的组织,具有高的硬度和大的淬火应力。钢淬火后,往往得不到单纯的淬火马氏体,而是形成含有像残余奥氏体、贝氏体等组织的混合组织。这此不稳定组织在回火过程中,因发生分解而引起残余应力的消除或重新分布。由于回火加热,金属内部原子的热振动加剧,钢的屈服强度降低,塑性增大,也会导致残余应力因局部塑性变形而降低。

残余应力消除的程度取决于回火工艺和淬火组织的不稳定程度。在各个工艺参数中,回火温度对消除残余应力的影响最大。图8一5一4所示为30钢的淬火应力随回火温度的变化。由图可见,450℃以下,淬火应力随回火温度的升高缓慢下降,超过450℃回火,残余应力去除的效果较明显。但是,只有回火温度达到500~600℃甚至更高时,残余应力才能接近全部去除。应当指出的是,随回火温度的升高,淬火钢的硬度伴随马氏体的分解而降低。因此,为消除淬火应力而选择回火温度时,应注意在保证力学性能的条件下进行。例如,冷变形下模具钢,为保持淬火状态的高硬度,常采用低温回火,只能使部分淬火应力得以消除。而对要求高强度、高韧度的结构钢,往往采用中温和高温回火,残余应力消除的就比较充分。对于Ma点较高的低碳马氏体钢,淬火应力较低,低碳马氏体具有优良的综合力学性能,加上自回火的作用,可以在淬火态使用。

回火时间对残余应力的影响如图8一5一5所示。残余应力主要是在回火开始阶段去除的,过分延长回火时间对去除残余应力意义不大。

大锻件回火冷却不当,会产生大的残余应力,这是由于高温回火后,在高塑性和低弹性的高温区(碳钢和低合金钢> 400℃,合金钢> 450℃)快冷时,表面产生了剪切变形的缘故。为了缩短回火时间,提高劳动生产率,在低温弹性区域内(<300℃),可以采用较快的冷却速度。

阀体热处理对消除残余应力的作用分析

图8一5一4回火温度对最大淬火应力的影响

1——车由向应力 2——切向力

3——径向应力

阀体热处理对消除残余应力的作用分析

图8一5一5回火间对淬火的应力的影响

调质处理大锻件中的残余应力属于热残余应力,表面受压,心部受拉,其表面的残余应力可用下式近似估算

阀体热处理对消除残余应力的作用分析

式中σZ、σt——分别为锻件表面的轴向和切向残余应力:

t——锻件在高温阶段冷却时,工件中的最大温差。

由于回火过程是不稳定组织趋向稳定化的过程,而这正是残余应力消除的原因之一,因此,组织愈不稳定,则在回火加热时内应力去除的效果愈明显。应当指出的是,在回火加热去除残余应力时,要注意防止钢的回火脆性和工件的变形。

我要发布稿件>> (平台联合众多媒体为您助力)

(来源:中国泵阀第一网)

本文标签: 阀体 残余应力 热处理 
投稿箱:
如果您有泵阀行业、配件行业、泵阀技术、采购选型、产品检测维修等文稿需要发布,或资讯合作,欢迎与本站编辑部 点击这里给我发消息 联系, 邮箱:Service@pv001.com。
版权与免责声明:
1、凡注明来源为“中国泵阀制造网”的文稿,其版权属于中国泵阀制造网所有。任何网站、媒体及个人以任何方式转载时请务必注明出处中国泵阀制造网 http://www.pv001.com,违者本网将追究其相关法律责任!
2、本网引用或转载其他来源稿件,目的在于传递更多信息,并不代表赞同其观点或证实其内容的真实性,不承担该作品侵权行为的直接或简接责任。任何其他网站、媒体或个人从本网转载时,必须保留本网注明的作品来源,并自负版权等法律责任。
3、如涉及作品内容、版权等问题,请在作品发表之日起一周内与本网联系,否则视为放弃相关权利。