不銹鋼封頭在加熱和冷卻過程中的形態(tài)分析

不銹鋼封頭在加熱和冷卻過程中,不銹鋼封頭由于表層和心部的冷卻速度和時間的不一致,形成溫差，就會導致體積膨脹和收縮不均而產(chǎn)生應力,即熱應力。在熱應力的作用下,由于表層開始溫度低于心部,收縮也大于心部而使心部受拉,當冷卻結(jié)束時，由于心部最后冷卻體積收縮不能自由進行而使表層受壓心部受拉。即在熱應力的作用下最終使工件表層受壓而心部受拉。這種現(xiàn)象受到冷卻速度,材料成分和熱處理工藝等因素的影響。當冷卻速度愈快,含碳量和合金成分愈高,冷卻過程中在熱應力作用下產(chǎn)生的不均勻塑性變形愈大,最后形成的殘余應力就愈大。

另一方面鋼在熱處理過程中由于組織的變化即奧氏體向馬氏體轉(zhuǎn)變時,因比容的增大會伴隨工件體積的膨脹,工件各部位先后相變，造成體積長大不一致而產(chǎn)生組織應力。不銹鋼封頭組織應力變化的最終結(jié)果是表層受拉應力,心部受壓應力,恰好與熱應力相反。組織應力的大小與工件在馬氏體相變區(qū)的冷卻速度,形狀，材料的化學成分等因素有關(guān)。只不過熱應力在組織轉(zhuǎn)變以前就已經(jīng)產(chǎn)生了不銹鋼封頭，而組織應力則是在組織轉(zhuǎn)變過程中產(chǎn)生的,在整個冷卻過程中,熱應力與組織應力綜合作用的結(jié)果,就是工件中實際存在的應力。

這兩種應力綜合作用的結(jié)果是十分復雜的,受著許多因素的影響,如成分、形狀、熱處理工藝等。就其發(fā)展過程來說只有兩種類型,即熱應力和組織應力,作用方向相反時二者抵消,作用方向相同時二者相互迭加。不管是相互抵消還是相互迭加,兩個應力應有一個占主導因素,熱應力占主導地位時的作用結(jié)果是工件心部受拉,表面受壓。組織應力占主導地位時的作用結(jié)果是工件心部受壓表面受拉。