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锻造锻件时产生的内应力有哪些?

发布时间:2020-01-12 点击数:68

       锻件坯料在加热过程中产生的内应力,按其形成的原因可分为热应力和组织应力。


       热应力的生成原因及说明:坯料在加热过程中,由于表面温度高于中心温度而出现温差,引起外层和心部的膨胀不均匀,从而产生的内应力为热应力若热应力超过金属的抗拉强度,便会导致金属开裂。


       热应力的大小与金属的性质、截面温差有关,而截面温差取决于金属的导温性、截面尺寸和加热速度若金属导温性差、截面尺寸大、加热速度快,则温差大,热应力也大。反之,热应力就小。要指出,钢料在室温至500℃-550℃范围内的弹性状态时,开裂可能最大。


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       组织应力的生成原因及说明:具有相变的金属,在加热过程中,由于相变前后组织的比容发生变化,以及金属的表层与心部不同时发生相变,这样引起的内应力为组织应力。


       组织应力在增大比容的转变区受压应力,减小比容的转变区受拉应力当组织应力过大时,与热应力叠加的结果可能导致金属破裂,因此,必须严格执行加热规范。


       一般锻件用钢的冶炼方法有碱性平炉法:炉底和堤坡用碱性耐火材料如镁砖、铝镁砖、镁砂和白云石等砌成的平炉称为碱性平炉。它在氧化气氛下用碱性炉渣来炼钢。


       碱性平炉法有以下特点:因为采用碱性渣,可以大量去除硫、磷。因而对炼钢原材料控制的不像酸性平炉那么严格,是这种方法的优点;炉渣碱度高,透气性大,氢在钢中的溶解度和扩散能力亦随之增大;碱性平炉钢中的非金属夹杂物,主要是氧化物和硫化物。硫化物夹杂会给钢造成热脆性,且本身有一定塑性,锻造后沿金属主要变形方向呈条状分布。使锻件的横向和切向性能降低,增加了锻件的各向异性。


       碱性电炉法:碱性电炉炼钢,由于采用高温电弧加热,冶炼过程中炉气可以控制。当采用双渣氧化法冶炼时,在熔化期后,有一个加铁矿石使熔池激烈氧化沸腾的氧化期。而采用返回法冶炼时,为防止钢液中的合金元素大量烧损,则没有加矿石的氧化期。熔毕后,可以直接进入还原期。

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       酸性平炉法:炉底和堤坡用酸性耐火材料如硅砖、石英砂等砌筑的平炉称为酸性平炉。锻件冶炼中用酸性渣操作。有以下特点:冶炼中不能除去硫、磷。因此,必须选用在成品钢中含硫、磷量要低于要求的原材料,这将使钢的成本提高;冶炼中由于硅的还原而发生钢液的自动脱氧,故精炼末期可以不加或少加硅铁、锰铁和铝等脱氧剂脱氧,生成的脱氧产物少。所以,酸性平炉钢中非金属夹杂物少,钢液的纯净度高。



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