Årsak til forvrengning i smiing etter varmebehandling

Etter gløding, normalisering, bråkjøling, herding og overflatemodifiseringsvarmebehandling kan smiingen forårsake termisk behandlingsforvrengning.

Den grunnleggende årsaken til forvrengningen er den indre spenningen i smien under varmebehandlingen, det vil si at den indre spenningen i smien etter varmebehandlingen forblir på grunn av temperaturforskjellen mellom innsiden og utsiden og forskjellen i strukturtransformasjon.

Når denne spenningen overstiger stålets flytegrense på et visst tidspunkt under varmebehandlingen, vil det føre til deformasjon av smiingen.

Den indre spenningen som produseres i varmebehandlingsprosessen inkluderer termisk spenning og faseendringsspenning.

1

1. Termisk spenning
Når smiingen varmes opp og kjøles ned, ledsages det av fenomenet termisk ekspansjon og kald sammentrekning. Når overflaten og kjernen i smiingen varmes opp eller kjøles ned med forskjellige hastigheter, noe som resulterer i temperaturforskjeller, er volumet også forskjellig fra overflaten og kjernens utvidelse eller sammentrekning. Den indre spenningen forårsaket av de forskjellige volumendringene på grunn av temperaturforskjellen kalles termisk spenning.
I varmebehandlingsprosessen manifesteres termisk spenning i smiingen hovedsakelig som: når smiingen varmes opp, stiger overflatetemperaturen raskere enn kjernetemperaturen, overflatetemperaturen er høy og utvider seg, kjernetemperaturen er lav og utvider seg ikke, på dette tidspunktet er overflatekompresjonsspenningen og kjernespenningsspenningen.
Etter diatermien stiger kjernetemperaturen og smiingen utvider seg. På dette tidspunktet viser smiingen volumekspansjon.
Avkjøling av arbeidsstykket, overflaten kjøles ned raskere enn kjernen, overflatekrymping, høy temperatur i kjernen for å forhindre krymping, strekkspenning på overflaten, kjernen produserer trykkspenning. Når den avkjøles til en viss temperatur, trekker ikke overflaten seg sammen, og kjernen avkjøles på grunn av fortsatt sammentrekning. Overflaten utsettes for trykkspenning, mens kjernen utsettes for strekkspenning. Spenningen som fortsatt finnes i smiingen på slutten av avkjølingen, kalles restspenning.

1

2. Faseendringsspenning

I varmebehandlingsprosessen må massen og volumet av smiingene endres fordi massen og volumet til forskjellige strukturer er forskjellige.
På grunn av temperaturforskjellen mellom overflaten og kjernen av smiingen, skjer ikke vevstransformasjonen mellom overflaten og kjernen i tide, slik at indre spenninger vil oppstå når den indre og ytre masse- og volumendringen er forskjellig.
Denne typen indre stress forårsaket av forskjellen i vevstransformasjon kalles faseendringsstress.

Massevolumene til de grunnleggende strukturene i stål økes i størrelsesorden austenittisk, perlitt, sostenittisk, troostitt, hypobainitt, herdet martensitt og martensitt.
For eksempel, når smiingen bråkjøles og raskt avkjøles, omdannes overflatelaget fra austenitt til martensitt og volumet utvides, men hjertet er fortsatt i austenitttilstand, noe som forhindrer utvidelse av overflatelaget. Som et resultat utsettes hjertet av smiingen for strekkspenning, mens overflatelaget utsettes for trykkspenning.
Når den fortsetter å avkjøles, synker overflatetemperaturen og den utvider seg ikke lenger, men hjertets volum fortsetter å svulme når det endres til martensitt, så det hindres av overflaten, slik at hjertet utsettes for trykkspenning, og overflaten utsettes for strekkspenning.
Etter at knuten er avkjølt, vil denne spenningen forbli inne i smien og bli til restspenning.

Derfor er termisk spenning og faseendringsspenning motsatt rettet under bråkjølings- og kjøleprosessen, og de to spenningene som forblir i smiingen er også motsatt rettet.
Den kombinerte spenningen av termisk spenning og faseendringsspenning kalles slokking av indre spenning.
Når den gjenværende indre spenningen i smiingen overstiger stålets flytegrense, vil arbeidsstykket produsere plastisk deformasjon, noe som resulterer i smievegne.

(fra: 168 smijern netto)


Publisert: 29. mai 2020

  • Tidligere:
  • Neste: