概述热处理工件的残余应力分布及其影响因素

对于发生相变的热处理工件，其 残余应力是热应力和组织应力叠加的结果。残余应力的大小和分布取决于钢的化学成分、淬透性、工件的形状、尺寸和热处理工艺。完全淬透情况下，碳含量对淬火圆柱体钢样残余应力的影响，其轴向应力和切向应力在表面和心部均为压应力，中间层则呈现拉应力，拉应力的最大值随碳含量的增加向表面趋近。这是由于随碳含量增加，发生马氏体相变时的比体积变化增大，马氏体相变温度Ms点则降低，由此造成热应力减弱，呈现以组织应力为主的分布特征。

在未淬透情况下，无论心部转变成珠光体或贝氏体，相变结束时，形成马氏体的表层由于比体积大，相对于心部总是倾向于膨胀，结果表明形成压应力。应力值的大小则随未淬硬区的大小不同而变化。

工件的尺寸大小和几何形状对内应力的影响情况很复杂，一般倾向是随工件尺寸增大，残余应力向热应力型转化。对于几何形状复杂或尺寸突变的工件，残余内应力往往应力集中部位显著增大。

淬火冷却方式对ωc=0.3%碳钢圆筒形试样残余应力分布的影响。只从外面淬火时，其应力分布与无内孔的圆柱试样淬火时的情况相似；只从内孔淬火时，情况相反，即形成内孔面压缩，外圆面拉伸的残余应力；若内外表面同时淬火，其应力分布于上述两种情况之间，内外表面形成压应力，而在未淬硬的中间层产生拉应力。因此，从残余应力分布的角度，对于这类筒形零件，最好是同时从内外面淬火。

完全淬透的情况下，淬火冷却速度越快，热应力越大，而对组织应力的影响不大；未淬透时，淬火冷却速度既能影响热应力，也影响组织应力，其最终结果取决于两者影响的相对大小。

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