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各种因素对淬火厚壁钢管中应力分布的影响

时间:2021-07-13 09:39:52 来源:泰州勤发不锈钢有限公司 访问数:26101次

[文章导读]:    了解并掌握影响大口径厚壁不锈钢管淬火中应力分布的一些主要因素,对于我们分析和控制不锈钢管的变形和开裂现象,具有十分重要的意义。    如前所述,淬火时在大口径厚壁不锈钢管中产生的热应力,其

    了解并掌握影响大口径厚壁不锈钢管淬火中应力分布的一些主要因素,对于我们分析和控制不锈钢管的变形和开裂现象,具有十分重要的意义。

    如前所述,淬火时在大口径厚壁不锈钢管中产生的热应力,其方向一般与组织应力相反,因此在淬火大口径厚壁不锈钢管中产生组织应力的同时,如果有足够热应力的形成,可以部分地抵消组织应力。这样将减少产生淬火裂纹的可能性。

    但并不能由此而得出增大热应力在任何情况下都能减少开裂的错误结论。在大截面未淬透的厚壁钢管中,截面上呈明显的热应力型分布,中心有极大的轴向拉应力,象轧辊就经常发生横向开裂甚至裂成两段。另外,当零件的形状比较复杂时,由于其截面尺寸的急剧变化,增大热应力也可以促进应力集中的尖角部位发生开裂。

    在生产上为了防止大口径厚壁不锈钢管淬火变形开裂,总是从原材料、热处理工艺等方面设法,在尽量减小热应力和组织应力的同时,利用二者方向相反的特性,来进行有效的控制。

    现将影响淬火厚壁钢管中应力分布的主要因素分叙如下:

    1.成分的影响

    由于钢的成分(碳及合金元素的含量)的变化,钢的淬火马氏体的比容、奥氏体的屈服强度以及导热性发生变化,从而改变淬火应力的大小和分布。又由于成分的变化,钢的相交温度(A1点,Ms点)发生变化,改变了C曲线的位置和形状,使钢的淬透性发生很大变化。

    例如含碳量的提高,增大了马氏体的比容,将显著增加淬火钢的组织应力。但又由于随着含碳量的提高,Ms点下降,使残余奥氏体量增多,因此又有使组织应力减小的趋势。

    从图8-5可以看出随含碳量的增加,表面压应力值逐渐减小,拉应力值逐渐增大(组织应力作用逐渐增强),而且拉应力极大值的位置越来越靠近表面,故在含碳量小于1.0%范围内,随着含碳量增加,厚壁钢管的淬裂倾向便趋向增大。

    此外,随含碳量的增加,高碳孪晶型马氏体数量增多,并相互撞击,产生的微裂纹增多,使高碳钢的淬裂倾向增加。由此可见,高碳含量的厚壁钢管淬火时应当选择较低的加热温度,使碳化物不完全溶解的混合组织,可以在改善机械性能的同时,又减少厚壁钢管变形开裂的倾向。另外高碳厚壁钢管应尽可能采用双液、分级或等温淬火的方法,以减小它的组织应力。

    合金元素的存在使钢的导热性下降,使淬火时的热应力与组织应力增加,特别是对尺寸较大的高碳高合金钢零件,由于存在着大量的合金碳化物,更降低了它的导热性,因此在热处理时要缓慢加热,淬火时要用适当的淬火介质和淬火方法,并及时带温回火以减少热应力和组织应力,使它不致产生严重变形或开裂。

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