鍛造鍛件時產生的內應力有哪些?
鍛件坯料在加熱過程中產生的內應力,按其形成的原因可分為熱應力和組織應力。
熱應力的生成原因及說明:坯料在加熱過程中,由于表面溫度高于中心溫度而出現溫差,引起外層和心部的膨脹不均勻,從而產生的內應力為熱應力若熱應力超過金屬的抗拉強度,便會導致金屬開裂。
熱應力的大小與金屬的性質、截面溫差有關,而截面溫差取決于金屬的導溫性、截面尺寸和加熱速度若金屬導溫性差、截面尺寸大、加熱速度快,則溫差大,熱應力也大。反之,熱應力就小。要指出,鋼料在室溫至500℃-550℃范圍內的彈性狀態時,開裂可能最大。
組織應力的生成原因及說明:具有相變的金屬,在加熱過程中,由于相變前后組織的比容發生變化,以及金屬的表層與心部不同時發生相變,這樣引起的內應力為組織應力。
組織應力在增大比容的轉變區受壓應力,減小比容的轉變區受拉應力當組織應力過大時,與熱應力疊加的結果可能導致金屬破裂,因此,必須嚴格執行加熱規范。
一般鍛件用鋼的冶煉方法有堿性平爐法:爐底和堤坡用堿性耐火材料如鎂磚、鋁鎂磚、鎂砂和白云石等砌成的平爐稱為堿性平爐。它在氧化氣氛下用堿性爐渣來煉鋼。
堿性平爐法有以下特點:因為采用堿性渣,可以大量去除硫、磷。因而對煉鋼原材料控制的不像酸性平爐那么嚴格,是這種方法的優點;爐渣堿度高,透氣性大,氫在鋼中的溶解度和擴散能力亦隨之增大;堿性平爐鋼中的非金屬夾雜物,主要是氧化物和硫化物。硫化物夾雜會給鋼造成熱脆性,且本身有一定塑性,鍛造后沿金屬主要變形方向呈條狀分布。使鍛件的橫向和切向性能降低,增加了鍛件的各向異性。
堿性電爐法:堿性電爐煉鋼,由于采用高溫電弧加熱,冶煉過程中爐氣可以控制。當采用雙渣氧化法冶煉時,在熔化期后,有一個加鐵礦石使熔池激烈氧化沸騰的氧化期。而采用返回法冶煉時,為防止鋼液中的合金元素大量燒損,則沒有加礦石的氧化期。熔畢后,可以直接進入還原期。
酸性平爐法:爐底和堤坡用酸性耐火材料如硅磚、石英砂等砌筑的平爐稱為酸性平爐。鍛件冶煉中用酸性渣操作。有以下特點:冶煉中不能除去硫、磷。因此,必須選用在成品鋼中含硫、磷量要低于要求的原材料,這將使鋼的成本提高;冶煉中由于硅的還原而發生鋼液的自動脫氧,故精煉末期可以不加或少加硅鐵、錳鐵和鋁等脫氧劑脫氧,生成的脫氧產物少。所以,酸性平爐鋼中非金屬夾雜物少,鋼液的純凈度高。
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