淬火内应力产生的原因及相关的因素

        淬火应力一般可以分为两种。1 、 热应力因工件加热及冷却，受热胀冷缩的影响，是工件内部产生很大的力，也叫热应力。2 、组织应力，是工件在相变时产生的应力，由于其相变组织的不同，对工件效应也不同，有张应力和压应力两种。应力在工件热处理时，有时是同时的。但也有单一的，比较复杂具体情况，具体对待。这也是热处理，需要再实践中才能慢慢的学习起来。
        淬火内应力--淬火过程中工件内部产生的应力。工件不同部位变温速度的差异是内应力的来源。淬火冷却时，变温速度的不均匀性最大，引发的内应力也最大，故淬火内应力实际上是淬冷过程的内应力。热应力和组织应力 材料按其热膨胀规律，在冷却时发生收缩。相邻两部位降温速度不同，导致冷却过程的任-时刻比容的差异，相互产生应力，称为热应力。马氏体的比容大于奥氏体，在马氏体转变时，随马氏体量增多，工件发生膨胀。相邻部位冷却到马氏体转变点Ms的时间不同，或者在Ms以下冷却速度不同，由于钢中马氏体转变的变温转变特性(见马氏体转变)也将产生内应力，称为组织应力。热应力和组织应力方向正好相反。在Ms以上，仅存在热应力机制，在Ms以下两种机制同时发生，但由于马氏体相变引起的线膨胀量大于热膨胀(约-个数量级)，所以Ms点以下组织应力机制起主要作用。工件淬火冷却时，外层冷却快，心部慢；薄壁部位冷却快，厚壁部位冷却慢；冷却介质与工件的相对流动情况也影响冷却的均匀性；冷却烈度越大，不均匀性越大。上述种种，加上高低温(Ms以上和以下)阶段两种内应力机制，使神光电炉工件淬火冷却时内应力的形成和发展极其复杂。当应力超过屈服极限时，将发生局部塑性变形。因而，最高应力值取决于受力部位的屈服极限。多余的尺寸差异将转化为塑性变形，如材料的塑性不良，则内应力将迅速超过断裂强度而导致开裂。Ms以上，由于温度高及钢处于奥氏体状态，屈服强度低，塑性良好，热应力多表现为工件的变形；Ms以下马氏体量随温降而增多，塑性迅速下降，组织应力可达很高值，且可导致工件开裂。
        淬火裂纹有显微淬火裂纹和宏观淬火裂纹（即通常所说淬火裂纹）两种。1、显微淬火裂纹：淬火显微裂纹系微观应力引起，马氏体显微裂纹的形成机理至今尚未完全搞清楚。宁波市神光电炉有限公司的工程师认为：显微裂纹的产生是由于片状马氏体在高速长大时，相互撞击的结果；也可能是由于马氏体和奥氏体晶界或其他杂质相碰所造成的。因为撞击时产生很高的应力，而片状马氏体比较脆，不能产生塑性变形使其应力松弛，因而便易产生显微裂纹。影响因素主要有：马氏体的形态：显微裂纹仅见于片状孪晶马氏体中，在条状位错马氏体中未曾发现。淬火介质的温度：显微裂纹形成敏感度随淬火介质的温度降低而增加。化学成分：化学成分主要是通过改变马氏体转变点（34）的位置来影响显微裂纹倾向的。马氏体中固溶碳量越，Ms 越低，马氏体的脆性越大，越容易形成显微裂纹。合金元素对显微裂纹的影响较小。奥氏体的晶粒大小：显微裂纹的形成敏感度随马氏体片长度增加而升高。2、宏观淬火裂纹：主要由宏观应力引起。在神光电炉实际生产中，钢制工件常由于结构设计不合理、钢材选择不当、淬火温度控制不正确、淬火冷速不合适等因素，一方面增大淬火内应力，会使已形成的淬火显微裂纹扩展，形成宏观的淬火裂纹，另一方面，由于增大了显微裂纹的敏感度，增加了显微裂纹的数量，降低了钢材的脆断抗力，从而增大淬火裂纹的形成可能性。最常见的淬火裂纹基本类型常分纵向裂纹、横向裂纹、网状裂纹、剥离裂纹、应力集中裂纹、过热淬火裂纹等。影响淬火裂纹形成的因素有：冶金因素：包括冶金质量、化学成分、原始组织的影响。零件尺寸和结构的影响：截面尺寸过小或过大的零件不易淬裂，零件的尖角、棱角、凹槽等几何形状因素，使工件局部冷却速度的急剧变化，增大了淬火的残余应力，从而增大了淬火的开裂倾向。工艺因素的影响：包括加热因素、冷却因素等因素。


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