Příčina deformace výkovku po tepelném zpracování

Po žíhání, normalizaci, kalení, popouštění a tepelném zpracování s modifikací povrchu může výkovek způsobit deformaci způsobenou tepelným zpracováním.

Hlavní příčinou deformace je vnitřní napětí výkovku během tepelného zpracování, tj. vnitřní napětí výkovku po tepelném zpracování zůstává v důsledku rozdílu teplot mezi vnitřní a vnější stranou a rozdílu v transformaci struktury.

Když toto napětí v určitém okamžiku během tepelného zpracování překročí mez kluzu oceli, způsobí to deformaci výkovku.

Vnitřní napětí vznikající v procesu tepelného zpracování zahrnuje tepelné napětí a napětí způsobené změnou fáze.

1

1. Tepelné namáhání
Když se výkovek zahřívá a ochlazuje, dochází k jevu tepelné roztažnosti a smršťování za studena. Když se povrch a jádro výkovku zahřívají nebo ochlazují různými rychlostmi, což vede k teplotnímu rozdílu, roztažnost nebo smršťování objemu se také liší od roztažnosti nebo smršťování povrchu a jádra. Vnitřní napětí způsobené různými změnami objemu v důsledku teplotního rozdílu se nazývá tepelné napětí.
V procesu tepelného zpracování se tepelné namáhání výkovku projevuje především takto: když se výkovek zahřívá, povrchová teplota stoupá rychleji než teplota jádra, povrchová teplota je vysoká a roztahuje se, teplota jádra je nízká a neroztahuje se, v tomto okamžiku dochází k povrchovému tlakovému napětí a tahovému napětí jádra.
Po diatermii se teplota jádra zvýší a výkovek se roztáhne. V tomto bodě výkovek vykazuje objemovou expanzi.
Chlazení obrobku, povrch ochlazující se rychleji než jádro, smršťování povrchu, vysoká teplota jádra zabraňuje smršťování, tahové napětí na povrchu, jádro vytváří tlakové napětí, po ochlazení na určitou teplotu se ochlazuje, a ochlazování jádra dochází v důsledku pokračujícího smršťování, povrch je tlakové napětí, zatímco jádro je v tahu, napětí na konci ochlazování stále uvnitř výkovku a označuje se jako zbytkové napětí.

1

2. Napětí způsobené změnou fáze

V procesu tepelného zpracování se musí měnit hmotnost a objem výkovků, protože hmotnost a objem různých struktur se liší.
Vzhledem k teplotnímu rozdílu mezi povrchem a jádrem výkovku neprobíhá transformace tkáně mezi povrchem a jádrem včas, takže vnitřní napětí vzniká, když se vnitřní a vnější změna hmotnosti a objemu liší.
Tento druh vnitřního napětí způsobeného rozdílem v transformaci tkáně se nazývá napětí fázové změny.

Hmotnostní objemy základních struktur v oceli se zvyšují v pořadí austenitická, perlitová, sostenitická, troostitická, hypobainitová, popouštěná martenzitická a martenzitická.
Například při kalení a rychlém ochlazení výkovku se povrchová vrstva transformuje z austenitu na martenzit a objem se rozšíří, ale jádro výkovku je stále v austenitickém stavu, což brání rozpínání povrchové vrstvy. V důsledku toho je jádro výkovku vystaveno tahovému napětí, zatímco povrchová vrstva je vystavena tlakovému napětí.
Když se dále ochlazuje, povrchová teplota klesá a již se nerozpíná, ale objem srdce se dále zvětšuje, protože se mění na martenzit, takže tomu povrch brání, takže srdce je vystaveno tlakovému napětí a povrch je vystaven tahovému napětí.
Po ochlazení uzlu toto napětí zůstane uvnitř výkovku a stane se zbytkovým napětím.

Během procesu kalení a ochlazování jsou tedy tepelné napětí a napětí fázové změny opačné a obě napětí, která ve výkovku zůstávají, jsou také opačná.
Kombinované napětí z tepelného napětí a napětí z fázové změny se nazývá vnitřní napětí zhášení.
Když zbytkové vnitřní napětí ve výkovku překročí mez kluzu oceli, obrobek se plasticky deformuje, což má za následek deformaci výkovku.

(od: 168 výkovků netto)


Čas zveřejnění: 29. května 2020

  • Předchozí:
  • Další: