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为什么锻件热处理时会产生横裂?

发布时间:2020-08-15 点击数:266

       锻件因不能全部淬透,而且往往存在在较严重的冶金缺陷(如:气泡、夹杂、锻造裂纹、偏析、白点等),在热处理应力作用下,以这些缺陷为裂纹的起点,缓慢扩张直到最后突然断裂。另外在轧辊的横断实例中,往往在断裂面上不能看出明显的断裂起点,这像刀切的一样,这是较脆的材料在热应力作用下引起断裂的特征。


       锻件形成横向裂纹时内应力分布的特征是:表面受压应力,离表面一定的距离应力发生剧变,由压应力变为很大的拉应力。裂纹产生在拉应力峰值区域内,然后当内应力重新分布或钢的脆性进一步增加时才蔓延到锻件表面。横向裂纹的特点是垂直于轴的方向。这类裂纹往往发生在未淬透的锻件中,因为淬硬与未淬硬的过渡区有一个大的应力峰值,而且轴向应力大于切向应力。


锻件


       锻件来说,打中心孔并对表面和中心一起冷却,可使拉应力的峰值移向中间层,数值也可大大降低,所以,这是防止横断的有效方法之一。然而打中心孔时往往会使冶金缺陷暴露到中心孔表面,亦有其不利之处。较完整的模拟技术应将数值模拟和物理模拟结合起来。


       所谓数值模拟是指采用一组代数的或微分的控制方程来描述一个过程或一个过程的某些方面,通过计算机求解,得到计算域内所有变量完整而详尽的值。数值模拟的控制方程可分为理论型、半经验型和经验型三类。理论型是指获得公认的经典关系式,常反映了某个物理量的守恒性质。半经验型是指通过对公认的理论关系进行简化或附加一定的假设,而获得的控制方程。


       经验型是指完全依据具体的实验或假设而得出的经验关系式。显然,一个数字模型中所包含的理论方程越多,其普遍性和可靠性也越高。遗憾的是,在实际上,纯理论的控制方程还是很少的。因此,数值模拟必须建立在充分的物理模拟基础上。首先,数字模拟的建立,要靠物理模拟获得对过程主要影响因素和缺陷形成机理的认识。其次,数值模拟的合理性,也必须通过物理模拟定量测量结果来检验。

锻件

       物理模拟是指采用缩小了比例或简化了条件的实验模型代替对原型的研究。物理模拟要保证模型同原型在物理本质上的一致性。模型实验较原型实验周期短,费用省,便于定量测量和进行机理研究。但像对锻件热处理这样复杂问题,无法构造同原型严格满足相似准则的物理模型。显然,在一个缩小比例的物理模型上,不可能同时保证热流,组织转变、应力分布都与原型相似。


       从上面分析可以看出,数值模拟和物理模拟具有不同的特点和应用范围,只有将两者有机的结合起来,才能获得较完整的研究结果。


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