鋼制圓柱形試樣工件斷口截面分析金相顯微鏡

  鋼的熱處理應(yīng)力
  鋼的鑄造應(yīng)力分為熱應(yīng)力、相變應(yīng)力和機械阻礙應(yīng)力三種。鋼
的熱處理應(yīng)力主要有熱應(yīng)力與組織應(yīng)力兩種，它們在鋼件中存在的
狀態(tài)和起的作用有所不同。由于加熱或冷卻不均勻即熱脹冷縮在時
間上的不一致所造成的鋼件內(nèi)應(yīng)力叫做熱應(yīng)力。由于組織轉(zhuǎn)變的不
等時性所造成的內(nèi)應(yīng)力叫做組織應(yīng)力。
  此外，還有因工件截面上組織比容不同引起的內(nèi)應(yīng)力等等。熱
處理后鋼件的最終應(yīng)力狀態(tài)取決于它們之和，稱作熱處理殘余應(yīng)力
。
  鋼的熱處理裂紋，就是這些內(nèi)應(yīng)力綜合作用的結(jié)果。同時在熱
處理應(yīng)力的作用下，有時會使鋼件的某一部分處于拉應(yīng)力狀態(tài)(以
“+”號表示)，而另一部分處于壓應(yīng)力狀況(以“一”號表示)，有
時則使鋼件內(nèi)部各部分的應(yīng)力狀態(tài)分布得十分復(fù)雜。為了討論方便
，下面分別敘述。
  熱應(yīng)力
  熱應(yīng)力是熱處理過程中，鋼件的表面和中心或薄的地方與厚的
地方之問由于加熱或冷卻速度的不一致(形成溫度差)導(dǎo)致體積脹縮
不均勻而產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力。
  將形狀最簡單的鋼制圓柱形試樣，加熱到低于相變點的溫度后
，分別在水中和油中冷卻，鋼件無論在水中還是在油中冷卻，其表
面的冷卻速度都比中心的冷卻速度快得多。
  加熱或冷卻速度愈快，鋼件表面與中心的溫度差則愈大，熱應(yīng)
力亦愈大

  鋼件的淬火殘余應(yīng)力有縱向的、切向的和徑向的三種。一般說
來，圓柱形工件淬火后，縱向殘余應(yīng)力最大，切向殘余應(yīng)力次之，
徑向應(yīng)力則較小。那么在淬火后工件能否因軸向應(yīng)力作用而產(chǎn)生橫
向裂紋呢?一般情況下小型細長工件產(chǎn)生橫向裂紋的情況較少。只
有在大型工件中才會形成橫向內(nèi)裂及橫斷，對于這一點，可以用軋
材的性能具有方向性來解釋。在工廠生產(chǎn)中，許多零件和工具往往
是由軋材制作的，而軋材的縱向與橫向具有不同的性能，橫向的塑
性、強度遠遠低于縱向。所以在同樣的淬火應(yīng)力，甚至切向應(yīng)力略
低于軸向應(yīng)力時，也能夠由于切向應(yīng)力的作用使工件產(chǎn)生縱向裂紋
。
  縱向裂紋一般呈現(xiàn)深而長的特征，裂紋邊緣齊整，猶如快刀切
豆腐的痕跡，它在鋼件上是沿縱向分布的。
  橫向裂紋和弧形裂紋
  橫向裂紋往往是大鍛件熱處理時常見的斷裂形式之一，
  橫向內(nèi)裂或斷裂，從應(yīng)力角度分析屬于熱應(yīng)力型應(yīng)力所引起的
，它與后面要討論的弧形裂紋屬于同一類型。大型鍛件中的這種缺
陷與大鍛件中心部位缺陷較多、強度較低有關(guān)。實踐證明，在有白
點或氫含量較高的大鍛件中發(fā)生這種斷裂的較多。
  另外，有時在橫向斷裂的工件上看不出明顯的破壞起點，就像
刀子切的一樣。這往往也是較脆材料在熱應(yīng)力作用下所引起的斷裂

(本文由上海光學(xué)儀器廠編輯整理提供, 未經(jīng)允許禁止復(fù)制http://www.sgaaa.com)