讨论：典型零件渗碳淬火热应力和组织应力谁占主导

tom

如题，大家随便聊聊

aaron01

热应力是加热或者冷却时零件不同区域温差引起的内应力；
组织应力是零件不同区域马氏体转变不同步引起的；
可见，在没有发生马氏体转变的时候，只有热应力，只有当冷却到低温时才会有马氏体转变，才会开始有组织应力。

tom

渗碳淬火件变形规律与这个应力（引起的塑性变形）有关，我们能不能根据参数（零件尺寸、工艺参数、冷却介质等）对应力进行预判，从而控制变形？

tom

aaron01 发表于 2013-3-15 09:30

                               
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热应力是加热或者冷却时零件不同区域温差引起的内应力；
组织应力是零件不同区域马氏体转变不同步引起的；
...

严工说的这个不同区域可不可以理解为：1表面和心部；2表面不同位置都会有温差？

aaron01

tom 发表于 2013-3-15 10:04

                               
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严工说的这个不同区域可不可以理解为：1表面和心部；2表面不同位置都会有温差？ ...

是的，表面和心部是一种情况，另外还有一种情况，同一个零件上存在不同的截面厚度，比如尖角，凹槽等等。

吉祥如意

aaron01 发表于 2013-3-15 09:30

                               
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热应力是加热或者冷却时零件不同区域温差引起的内应力；
组织应力是零件不同区域马氏体转变不同步引起的；
...

钻个牛角尖。在没有发生马氏体转变的时候，只有热应力。只有当冷却到低温时才会有马氏体转变，才会开始有组织应力。
1.奥氏体向珠光体转变时有没有组织应力；
2.高温奥氏体转变为低温奥氏体有没有组织应力。

dqy

吉祥如意 发表于 2013-3-15 10:48

                               
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钻个牛角尖。在没有发生马氏体转变的时候，只有热应力。只有当冷却到低温时才会有马氏体转变，才会开始有 ...

个人理解： 只要发生的转变时前后组织存在比容不同， 组织应力就会存在

吉祥如意

dqy 发表于 2013-3-15 10:55

                               
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个人理解： 只要发生的转变时前后组织存在比容不同， 组织应力就会存在

同意。化学上的微小变化都带来物理上的变化。

aaron01

吉祥如意 发表于 2013-3-15 10:48

                               
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钻个牛角尖。在没有发生马氏体转变的时候，只有热应力。只有当冷却到低温时才会有马氏体转变，才会开始有 ...

是的，其他相变也有应力，不过这个应力比较小，如果小应力作用在零件上发生的是弹性形变，一般就不考虑了。热处理的马氏体相变应力大，才成为考虑组织应力的重点。

upposition

吉祥如意 发表于 2013-3-15 10:48

                               
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钻个牛角尖。在没有发生马氏体转变的时候，只有热应力。只有当冷却到低温时才会有马氏体转变，才会开始有 ...

百度的解释
组织应力又称相变应力。在连铸阶段，钢从液态冷却到室温的过程中会发生一系列的组织转变（又称相变），如钢从L→δ→γ→P转变时，体积会产生收缩或膨胀，特别是由于连铸坯横断面上存在较大的温度差，使得组织转变不可能同时进行和完成，这就会在连铸坯内外部产生不均匀的变形，从而产生拉伸或压缩应力，这就是组织应力。

吉祥如意

aaron01 发表于 2013-3-15 10:59

                               
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是的，其他相变也有应力，不过这个应力比较小，如果小应力作用在零件上发生的是弹性形变，一般就不考虑了 ...

可以理解。我可以出来了。里面有点憋。

吉祥如意

upposition 发表于 2013-3-15 10:59

                               
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百度的解释
组织应力又称相变应力。在连铸阶段，钢从液态冷却到室温的过程中会发生一系列的组织转变（又 ...

你说得对。楼主特指了一下，渗碳淬火的情况下。

tom

各位专家，对哪一个占主导的问题，除了根据经验以及工艺验证，能不能提前预判？
我抛个砖，对于齿圈渗碳淬火，热后内孔是涨还是缩？

upposition

具体问题具体分析吧
如果你这件特别大，可能热应力占主导

dqy

应力讨论目的之一是对 工件尺寸作用， 这对渗碳后工件尺寸变化趋势预测意义不小啊 ----
应力与尺寸的关系是。。。。

分享目前 所遇到胀缩情况是：  
轴承渗碳  基本是缩小  （ 特例有的胀）

吉祥如意

我做过的：有的是涨；有的是缩。和工件的形状及尺寸有密切的关系。

吉祥如意

举个例子：外径：60，内径：38，高：22。齿圈：渗碳淬火后，内径缩小：0.01。

tom

看来，内孔缩的情况比较多。也就是肉涨了，是否说明这种情况组织应力占据了主导？

tom

希望大家分享更多的产品信息！

沧海一声笑

热应力与组织应力是淬火件所形成的基本应力，而对于渗碳件来讲由于表面碳含量的变化给最后淬火后所形成的应力以什么应力为主，带来不确定因素，其中涉及到的 因素有很多，比如，产品结构大小，渗碳深度，梯度，加热温度，加热速度，淬火温度，冷却速度，等等！！

沧海一声笑

tom 发表于 2013-3-15 14:22

                               
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看来，内孔缩的情况比较多。也就是肉涨了，是否说明这种情况组织应力占据了主导？ ...

对，缩孔一般就是组织转变应力为主，涨孔以 热应力为主！

dqy

沧海一声笑 发表于 2013-3-15 19:55

                               
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对，缩孔一般就是组织转变应力为主，涨孔以 热应力为主！

可否具体解释 ？

沧海一声笑

dqy 发表于 2013-3-17 19:03

                               
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可否具体解释 ？

这个是我们这么多年来的实际操作后得到的结果，当然材质不一样，产品结构不一样也会有其它的变形倾向！

吉祥如意

aaron01 发表于 2013-3-15 10:59

                               
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是的，其他相变也有应力，不过这个应力比较小，如果小应力作用在零件上发生的是弹性形变，一般就不考虑了 ...

再钻艾伦一个角尖。加热过程中，热应力是远大于组织应力。也是不能忽视的一个问题。

aaron01

吉祥如意 发表于 2013-3-17 19:19

                               
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再钻艾伦一个角尖。加热过程中，热应力是远大于组织应力。也是不能忽视的一个问题。 ...

就因为有这个加热不均匀引起的应力，我们才要用预热工艺和分段加热工艺，力图让这个加热应力小于材料的弹性极限，这样就不会有塑性变形了。

吉祥如意

aaron01 发表于 2013-3-17 19:40

                               
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就因为有这个加热不均匀引起的应力，我们才要用预热工艺和分段加热工艺，力图让这个加热应力小于材料的弹 ...

我用一个数据来支持你的这个观点：有人用直径400、600和800三种钢件，950℃装炉，表面和心部温度最大差异为：500℃。热应力表现为心部轴向拉应力达700MPa，表面的轴向、切向为压应力，达800MPa。所以，提醒大家不要忽视了，工件在加热过程中产生的变形。　

aaron01

吉祥如意 发表于 2013-3-17 19:55

                               
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我用一个数据来支持你的这个观点：有人用直径400、600和800三种钢件，950℃装炉，表面和心部温度最大差异 ...

多用炉产品还算是好的，真空炉处理模具钢、不锈钢更容易出这个问题，原因一，模具钢往往导热比一般钢材差，原因二，真空炉低温段如果没有对流加热的话，靠辐射加热很难提高零件的心部温度，所以往往造成表面和心部温差很大！

吉祥如意

aaron01 发表于 2013-3-17 20:00

                               
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多用炉产品还算是好的，真空炉处理模具钢、不锈钢更容易出这个问题，原因一，模具钢往往导热比一般钢材差 ...

所我所知：很多使用多用炉的老手，往往直接就将工件送入主炉渗碳了。美其名曰，高效。

aaron01

吉祥如意 发表于 2013-3-17 20:07

                               
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所我所知：很多使用多用炉的老手，往往直接就将工件送入主炉渗碳了。美其名曰，高效。 ...

我们99%的产品都有一个预氧化工艺，450~500C预热后进炉，一举两得，烧干净可能未洗净的油脂，预热缩小表面和心部的后期加热温差。

cnszgong

所以对大型零件在井式炉中进行渗碳加工时、往往会有一个“低温”保温阶段。

吉祥如意

aaron01 发表于 2013-3-17 20:12

                               
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我们99%的产品都有一个预氧化工艺，450~500C预热后进炉，一举两得，烧干净可能未洗净的油脂，预热缩小表 ...

500℃有点危险哟。我一般不超过450度。

吉祥如意

cnszgong 发表于 2013-3-17 20:14

                               
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所以对大型零件在井式炉中进行渗碳加工时、往往会有一个“低温”保温阶段。 ...

600度左右可合适。没做到太大的工件。

cnszgong

吉祥如意 发表于 2013-3-17 20:19

                               
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600度左右可合适。没做到太大的工件。

一般会在较低的温度装炉
600度保温是可以但也有缺点、例如保护气氛问题（会不会出现氧化!）。

吉祥如意

cnszgong 发表于 2013-3-17 20:24

                               
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一般会在较低的温度装炉
600度保温是可以但也有缺点、例如保护气氛问题（会不会出现氧化!）。  ...

明白了。基本原理是相通的。

cnszgong

可以考虑“低温”保温温度调整到甲醇管路打开温度以上一点。