热处理应力及其影响

热处理残余力是工件热处理后的残余应力，它对工件的形状、尺寸和性能有很大的影响。山东热处理在从石器时代进展到铜器时代和铁器时代的过程中，热处理的作用逐渐为人们所认识。烟台热处理将钢奥氏体化后以适当的冷却速度冷却，使工件在横截面内全部或一定的范围内发生马氏体等不稳定组织结构转变的热处理工艺。青岛热处理材料在固态下，通过加热、保温和冷却的手段，以获得预期组织和性能的一种金属热加工工艺。当超过材料的屈服强度时，会引起工件变形，当超过材料的强度极限时，会引起工件开裂，这是工件的有害方面，应予以减少和消除。但是，在一定条件下控制合理的应力分布，可以提高零件的力学性能和使用寿命，变得有害有益。分析钢在热处理过程中的应力分布和变化规律，对提高产品质量具有重要的现实意义。例如，残余压应力在零件表面的合理分布对使用寿命的影响已引起广泛关注。

一、钢的热处理应力

在加热和冷却过程中，由于表面与中心冷却速度和时间的差异，温度的差异会导致体积膨胀和收缩不均匀，产生应力，即热应力。在热应力的作用下，由于表面温度低于心脏，收缩也大于心脏，因此在冷却结束时，由于心脏最后的冷却体积不能自由收缩，心脏表面被压缩，心脏被拉动。也就是说，在热应力的作用下，工件的表面受到压缩，芯部被拉动。这种现象受冷却速度、材料组成和热处理工艺等因素的影响。冷却速度越快，碳含量和合金成分越高，热应力下的不均匀塑性变形越大，残余应力越大。另一方面，在热处理过程中，由于显微组织的变化，即奥氏体向马氏体的转变，比容的增加伴随着工件体积的膨胀，工件的各个部分会相继发生变形，导致体积不一致地增大，产生组织应力。应力变化的最终结果是表面的拉应力和中心的压应力，这与热应力正好相反。显微组织应力的大小与工件在马氏体相变区的冷却速度、形状和化学成份有关。

实践证明,任何工件在热处理过程中,只要有相变,热应力和组织应力都会发生。只不过热应力在组织转变以前就已经产生了，而组织应力则是在组织转变过程中产生的,在整个冷却过程中,热应力与组织应力综合作用的结果,就是工件中实际存在的应力。这两种应力综合作用的结果是十分复杂的,受着许多因素的影响,如成分、形状、热处理工艺等。就其发展过程来说只有两种类型,即热应力和组织应力,作用方向相反时二者抵消,作用方向相同时二者相互迭加。不管是相互抵消还是相互迭加,两个应力应有一个占主导因素,热应力占主导地位时的作用结果是工件心部受拉,表面受压。组织应力占主导地位时的作用结果是工件心部受压表面受拉。