感應(yīng)淬火時(shí),常用噴射冷卻方式,冷卻強(qiáng)度很大,所以淬火時(shí)產(chǎn)生的熱應(yīng)力相當(dāng)大。它使工件在一定深度的顯微體積內(nèi)產(chǎn)生不均勻的彈塑性變形,從而形成很大的區(qū)域應(yīng)力。
實(shí)踐證明,感應(yīng)淬火產(chǎn)生的殘余壓應(yīng)力遠(yuǎn)大于普通淬火。
感應(yīng)淬火后殘余應(yīng)力的大小和分布與淬火層的硬度、深度、淬火工藝和材料質(zhì)量有關(guān)。許多研究資料指出,表面殘余壓應(yīng)力的大小與碳含量和硬化層深度密切相關(guān)。一般情況下,隨著淬硬層深度的增加,表面壓應(yīng)力下降,拉應(yīng)力的峰值移動到心臟。
但也有報(bào)道稱,當(dāng)淬火層深度增大時(shí),表面壓應(yīng)力和心部拉應(yīng)力增大。
除了淬硬層深度的影響,殘余應(yīng)力還與硬度沿深度的分布有關(guān),即與馬氏體層深度、過渡區(qū)寬度和原組織深度的比例有關(guān)。淬火過渡區(qū)太陡時(shí),拉應(yīng)力峰值靠近淬硬層,靠近表面。因此,在使用零件時(shí),淬硬層下的拉應(yīng)力峰值容易首先出現(xiàn)裂紋,導(dǎo)致零件早期損壞。過渡區(qū)太寬時(shí),危險(xiǎn)拉應(yīng)力相對較小,遠(yuǎn)離表面,但壓應(yīng)力相對較小。
一般認(rèn)為,為了獲得理想的殘余應(yīng)力分布,需要嚴(yán)格控制淬火零件的過渡區(qū)寬度約為淬硬層的113。
工件感應(yīng)淬火前的預(yù)熱處理也影響殘余應(yīng)力的大小和分布。如果淬火前預(yù)熱,拉應(yīng)力會降低,峰值會移動到工件的心臟。
預(yù)調(diào)質(zhì)使原組織為回火索氏體的工件彈性極限高于預(yù)正火,因此感應(yīng)淬火后,淬硬層過渡區(qū)的拉應(yīng)力增大。它的幅度隨著心部硬度的增加而增加。
特別要注意的是,當(dāng)工件淬火區(qū)不連續(xù),且間距較小,或淬火區(qū)出現(xiàn)相互連接等現(xiàn)象時(shí),會出現(xiàn)非常不利的殘余應(yīng)力分布。因此,當(dāng)感應(yīng)淬火的曲軸軸頸未能淬火時(shí),應(yīng)注意不要使淬火區(qū)域離曲柄圓角太近,以免淬火形成的拉應(yīng)力與截面變化處的應(yīng)力峰值疊加,降低曲軸的使用壽命。
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