Στο πεδίο της επεξεργασίας των μεταλλικών υλικών και της θερμικής επεξεργασίας, η θερμική ένταση και η δομική ένταση, επίσης γνωστή ως ένταση μετατροπής φάσης,είναι δύο βασικές εσωτερικές τάσεις που αναπόφευκτα παράγονται κατά τη διάρκεια των διαδικασιών θέρμανσης και ψύξης του χάλυβαΟι μηχανισμοί σχηματισμού τους, οι εξελικτικοί κανόνες, η κατανομή των υπολειπόμενων πιέσεων και τα χαρακτηριστικά των επιπτώσεων είναι εντελώς διαφορετικά.Αυτοί οι δύο τύποι τάσεων πάντα επικαλύπτονται και αλληλεπιδρούν μεταξύ τους.Η διαμόρφωση των διαστάσεων του εργαστηρίου, η διαμόρφωση των διαστάσεων, η διαμόρφωση και η σβήσιμη ρωγμή.Η γνώση των αρχών και των στρατηγικών ελέγχου είναι απαραίτητη για τους μηχανικούς της θερμικής επεξεργασίας, τεχνικοί παραγωγής και προσωπικό διαχείρισης ποιότητας στη μεταποιητική βιομηχανία χάλυβα.

1Ολοκληρωμένη εισαγωγή στο θερμικό στρες

1.1 Βασική φύση και συνθήκες παραγωγής

Η θερμική πίεση παράγεται κυρίως από την άνιση θερμική επέκταση και την ψυχρή συστολή.εμφανείς κλίμακες θερμοκρασίας μεταξύ της επιφάνειας και του πυρήναΤα μεταλλικά μέρη με διαφορετικές θερμοκρασίες παράγουν ασυνεπή διαστολή ή παραμόρφωση συρρίκνωσης,και ο αμοιβαίος περιορισμός των γειτονικών μεταλλικών ιστών εμποδίζει την ελεύθερη παραμόρφωση, δημιουργώντας έτσι εσωτερική θερμική πίεση.

Προκύπτει κυρίως στις διαδικασίες ταχείας θέρμανσης, φόρτισης και εκφόρτισης του κλιβάνου, συνολικής ψύξης κατά ψύξη και αργής ψύξης των τεμαχίων μεγάλης διατομής.

1.2 Διαδικασία σχηματισμού και εξέλιξης (κρύωση με θέρμανση ως πρότυπο)

Στο αρχικό στάδιο της ψύξης από ψύξη, η επιφάνεια του εργαστηρίου έρχεται πρώτα σε επαφή με το μέσο ψύξης, η θερμοκρασία πέφτει ραγδαία και το εύρος συρρίκνωσης είναι μεγάλο.Ενώ ο πυρήνας ψύχεται αργά με μικρή συρρίκνωση. Περιορισμένη από τον πυρήνα, η επιφάνεια βρίσκεται σε κατάσταση ελαστικού στρες και ο πυρήνας σε κατάσταση συμπίεσης.

Στο μεταγενέστερο στάδιο της ψύξης, η θερμοκρασία της επιφάνειας τείνει να είναι σταθερή και η δομή είναι βασικά οριστική.αλλά η παραμόρφωση συρρίκνωσής του περιορίζεται από το ήδη άκαμπτο στρώμα της επιφάνειαςΗ αντιστροφή της πίεσης συμβαίνει τελικά, σχηματίζοντας ένα σταθερό υπολειμματικό πεδίο πίεσης: το στρώμα της επιφάνειας παρουσιάζει πίεση συμπίεσης και ο πυρήνας παρουσιάζει πίεση εφόδου.

1.3 Οι κύριοι παράγοντες που επηρεάζουν το θερμικό στρες

Το μέγεθος της θερμικής πίεσης καθορίζεται από πολλούς συνολικούς παράγοντες: κλίση διαφοράς θερμοκρασίας που προκαλείται από το ρυθμό ψύξης και θέρμανσης,διαφορά στο μέγεθος της διατομής και στο πάχος του τοίχου του εργασιακού τεμαχίου, η θερμική αγωγιμότητα της ποιότητας χάλυβα, ο γραμμικός συντελεστής θερμικής διαστολής, το ελαστικό όγκο του υλικού, καθώς και το διάστημα θερμοκρασίας θέρμανσης και ψύξης και ο χρόνος διατήρησης.Μεγαλύτερη διαφορά θερμοκρασίας και ταχύτερη ταχύτητα αλλαγής θερμοκρασίας θα αυξήσουν σημαντικά τη θερμική πίεση.

2Ολοκληρωμένη εισαγωγή στο δομικό στρες (μετασχηματισμός φάσης)

2.1 Βασική φύση και συνθήκες παραγωγής

Η δομική πίεση προέρχεται από τη διαφορά ειδικού όγκου κατά τη μεταμόρφωση της σιδήρου σε στερεή κατάσταση.Η ειδική σειρά όγκου των κοινών σταδίων χάλυβα καθορίζεται: Αυστενίτης < Φερίτης / Περλίτης < Βαϊνίτης < Μαρτενσίτης.

Όταν ο αυστενίτης μετατρέπεται σε μαρτενσίτη κατά τη διάρκεια της θέρμανσης, ο όγκος επεκτείνεται προφανώς.Η ασυνεπής επέκταση του όγκου περιορίζεται, παράγοντας μετασχηματισμό φάσης δομικής πίεσης.

2.2 Διαδικασία σχηματισμού και εξέλιξης (κρύωση με θέρμανση ως πρότυπο)

Κατά τη διάρκεια της θέρμανσης, η επιφάνεια του εργαστηρίου ψύχεται πρώτα στην θερμοκρασία εκκίνησης του μαρτενσίτη (σημείο Ms), ολοκληρώνει κατά προτίμηση τον μετασχηματισμό αυστενίτη-μαρτενσίτη και παράγει επέκταση όγκου.Αυτή τη στιγμή, ο πυρήνας διατηρείται ακόμη στην κατάσταση του αυστενίτη χωρίς αλλαγή φάσης και αλλαγή όγκου.

Αργότερα, ο πυρήνας ψύχεται σταδιακά στο σημείο Ms και υφίσταται μαρτενσιτικό μετασχηματισμό και επέκταση όγκου.Ο επιφανειακός ιστός που έχει ολοκληρώσει τον μετασχηματισμό εκ των προτέρων τραβάται και περιορίζεται από τον επεκτεινόμενο πυρήναΤέλος, η κατανομή των υπολειμματικών στρες σχηματίζεται ως εξής: το στρώμα της επιφάνειας είναι η τεντωτική τάση, και ο πυρήνας είναι η συμπίεση,που είναι εντελώς αντίθετη με τον κανόνα κατανομής της θερμικής πίεσης.

2.3 Οι κύριοι παράγοντες που επηρεάζουν τη δομική πίεση

Οι βασικοί παράγοντες που επηρεάζουν περιλαμβάνουν την περιεκτικότητα σε άνθρακα του χάλυβα ∙ η υψηλότερη περιεκτικότητα σε άνθρακα οδηγεί σε μεγαλύτερο ειδικό όγκο μαρτενσίτη και μεγαλύτερη δομική πίεση.ειδική διαφορά όγκου πριν και μετά τη μετατροπή φάσης- ασύγχρονος μετασχηματισμός φάσης που επηρεάζεται από την ταχύτητα ψύξης και το μέγεθος του τμήματος του εργαστηρίου, σκληρότητα του υλικού, θερμοκρασία σημείου Ms και σύνθεση κράματος του χάλυβα.Τα στοιχεία κράματος θα αλλάξουν τη διαδικασία μετατροπής σημείων και φάσεων Ms, επηρεάζοντας έτσι το μέγεθος της δομικής πίεσης.

3Λεπτομερή συγκριτική ανάλυση της θερμικής και της δομικής πίεσης

表格

Διάσταση σύγκρισης Θερμική πίεση Διαρθρωτική (μετασχηματιστική) πίεση

Βασική Αιτία Το άνιμο πεδίο θερμοκρασίας οδηγεί σε ασυνεπή θερμική επέκταση και συστολή Ο μετασχηματισμός φάσης στερεής κατάστασης οδηγεί σε διαφορετικό ειδικό όγκο και ασύγχρονη αλλαγή όγκου

Κατανομή υπολειμματικού στρες Επεξεργασία και επεξεργασία Η επιφανειακή τάση εφελκυσμού, η συμπίεση του πυρήνα

Σενάριο κυριαρχούσας εφαρμογής Μεγάλα τεμάχια διατομής, αργή διαδικασία ψύξης, εξομάλυνση και αναψύξη Μικρά λεπτά εργασιακά κομμάτια, γρήγορη διαδικασία ψύξης, χάλυβας υψηλής σκληρότητας

Κύρια αιτία ελαττώματος Προδιάθεση για θερμικές ρωγμές, συνολική παραμόρφωση και μακροσκοπική παραμόρφωση Προδιάθεση για σβήσιμο ψυχρών ρωγμών, τοπική διάσπαση και καθυστερημένη ρωγμή

Σύνοψη του βασικού μηχανισμού Παράγεται από άνιση ζέστη και κρύο Γεννημένα από ασυνήθιστο μετασχηματισμό φάσης

4Εφέ υπερσύνθεσης, κίνδυνοι μηχανικής και πρακτική σημασία

Στην πραγματική παραγωγή θερμικής επεξεργασίας, η θερμική πίεση και η δομική πίεση δεν υπάρχουν ανεξάρτητα.Συνεχίζουν να συνυπάρχουν όλη την ώρα και να επικαλύπτονται μεταξύ τους για να σχηματίσουν τη συνολική εσωτερική πίεση του εργαστηρίου.

Για μικρά και λεπτά εργασιακά κομμάτια με γρήγορη ταχύτητα ψύξης, η δομική πίεση είναι στην κυρίαρχη θέση.Η θερμική πίεση γίνεται η κύρια πίεση ελέγχου.

Κύριοι κίνδυνοι μηχανικής

Διαστασιακή παραμόρφωση: Όταν η εσωτερική πίεση που επεκτείνεται υπερβαίνει την αντοχή απόδοσης του υλικού, το εργασιακό κομμάτι παράγει μη αναστρέψιμη πλαστική παραμόρφωση,που οδηγεί σε διαμετρικές αποκλίσεις και σχηματική στρέβλωση.

Αποτυχία ρωγμάτωσης: Η υπερβολική θερμική πίεση προκαλεί θερμικές ρωγμές σε υψηλές θερμοκρασίες· η υπερβολική δομική πίεση προκαλεί ψυχρές ρωγμές μετά τη σβήσιση,που είναι ο κύριος λόγος για το σκουπίδι του εργαστηρίου στην θερμική επεξεργασία.

Αδυνάμωση των επιδόσεων: Η μακροχρόνια υπολειπόμενη εσωτερική πίεση μειώνει την αντοχή στην κόπωση, την αντοχή σε κρούσεις και την αντοχή στη διάβρωση των εξαρτημάτων,και προκαλεί αστάθεια διαστάσεων κατά τη διάρκεια μακροχρόνιας χρήσης.

Βιομηχανική πρακτική σημασία

Ο εύλογος έλεγχος της θερμικής πίεσης και της δομικής πίεσης μπορεί να μειώσει αποτελεσματικά το ποσοστό απορριμμάτων της θερμικής επεξεργασίας, να βελτιώσει την ακρίβεια των διαστάσεων και τη διάρκεια ζωής των εξαρτημάτων,και χρησιμοποιείται ευρέως στα εξαρτήματα αυτοκινήτων, μηχανημάτων μηχανημάτων, εργαλείων ρουλεμάν, χάλυβα καλούπι και άλλων βιομηχανιών.

5. Κύριοι παράγοντες ελέγχου βιομηχανικών προτύπων και μέτρα βελτιστοποίησης διαδικασιών

Βελτιστοποίηση της διαδικασίας ψύξης

Υιοθετήστε την τεχνολογία βαθμιαίας σβήσισης και ισοθερμικής σβήσισης, μειώστε κατάλληλα τον ρυθμό ψύξης σβήσισης, περιορίστε την κλίση θερμοκρασίας μεταξύ επιφάνειας και πυρήνα,και να μειώσει την χρονική διαφορά του μετασχηματισμού φάσης, ώστε να αποδυναμώσει τόσο τη θερμική ένταση όσο και τη δομική ένταση.

Έλεγχος θέρμανσης και φόρτωσης κλιβάνου

Υιοθετήστε διαδικασία προθέρμανσης και σταδιακής αύξησης της θερμοκρασίας για να αποφευχθεί η ταχεία θέρμανση· βελτιστοποιήστε τη λειτουργία φόρτωσης του φούρνου για να εξασφαλιστεί ομοιόμορφη θέρμανση των εργαστηρίων,να αποφεύγεται η τοπική υπερθέρμανση και η υπερβολική διαφορά θερμοκρασίας.

Βελτιστοποίηση του υλικού και του δομικού σχεδιασμού

Για χάλυβα υψηλής περιεκτικότητας σε άνθρακα και χάλυβα υψηλού κράματος, να μειώνεται κατάλληλα η ένταση ψύξης κατά την ψύξη· να αποφεύγονται οι κοφτερές γωνίες,διαχωρισμοί και απότομες αλλαγές πάχους στο σχεδιασμό του εργασιακού τμήματος για την εξάλειψη πηγών συγκέντρωσης στρες από τη δομή.

Ταιριώδης Θεραπεία για την Ανάκαμψη του Στρες

Η έγκαιρη θέρμανση μετά τη θέρμανση είναι το πιο αποτελεσματικό μέτρο διαδικασίας για την εξάλειψη υπολειμματικών εσωτερικών πιέσεων, την εξισορρόπηση της κατανομής των πιέσεων και την πρόληψη καθυστερημένων ρωγμών θέρμανσης.

Λογική αντιστοίχιση της ποιότητας και της διαδικασίας χάλυβα

Επιλέξτε κλάσεις χάλυβα με κατάλληλη σκληρότητα ανάλογα με το μέγεθος του εργαστηρίου, ταιριάζοντας τις αντίστοιχες διαδικασίες θερμικής επεξεργασίας, ελέγξτε το εύρος μετασχηματισμού φάσης και το ρυθμό ψύξης,και ουσιαστικά αναστέλλουν την υπερβολική παραγωγή εσωτερικού στρες.