关于组织应力的问题？

tongdou · 发表于 2013-7-1 23:44:25

“典型的组织应力是产生在金属零件淬火冷却过程中, 因表层和心部的马氏体相变不同时进行, 金属零件冷却后期,心部温度降至Ms 点要发生马氏体相变而体积膨胀时, 受到表层已转变为高强度的马氏体的阻碍, 这样在心部产生压应力, 表层产生拉应力。”

以上这句关于组织应力的产生原理我是从文献上摘录下来的，我无法理解的问题是既然表层和心部马氏体相变不是同时进行的，表层先发生马氏体转变，此时是不是应该是表层马氏体相变引起的体积膨胀要受到心部的阻碍，那这时表层受到压应力，心部受到拉应力？如果是这样，当金属冷却后期，心部发生马氏体转变引起的体积膨胀是不是可以基本上消除心部的拉应力和表层的压应力呢？我认为此时，由于心部体积膨胀，已经转变为马氏体的表层不再受到心部的束缚，所以表层和心部基本上没有内应力了。

请各位专家答疑解惑！谢谢！

wangshirui1203 · 发表于 2013-7-2 08:13:57

冷却由表及里，表层组织转变时心部还未变化，谈不上心部阻碍，书中还是正确的，个人理解。

hexiaowei1530 · 发表于 2013-7-2 08:59:23

首先，书上讲的这段话，是正确的。
表层发生马氏体转变，体积膨胀是双向的，向内向外都可以。零件冷却后期，心部马氏体发生转变，体积膨胀，试想表层体积不变化，此时表层产生拉内力，心部产生压应力，因此，应力是不会木有的。
另外，如果按楼主的概念，心部体积膨胀，应力应该更大，而不是“抵消”。

冷艳锯 · 发表于 2013-7-2 09:29:56

嗯，整个淬火转变是一个动态过程，不会等表面转变完了心部才开始的。2、3楼正解。

长工 · 发表于 2013-7-2 10:16:32

本帖最后由长工于 2013-7-2 10:37 编辑

首先、淬火过程中，金属表面马氏体化，不管体积膨胀是向内还是向外、总之是硬化了。随后金属里面再发生马氏体化，体积膨胀被外面硬化层锁定。这还不就是原子弹爆炸。

小鹏 · 发表于 2013-7-2 10:41:46

表面转变对心部产生的是压应力，由于心部塑性好可以释放一部分应力。表面形成M,表面马氏体塑性差，接下来的心部M转变，体积膨胀，表面无法释放应力，于是易在表面形成拉应力。这也是为什么完全淬透的工件易开裂，不完全淬透的不易开裂的原因。

两把菜刀闹革命 · 发表于 2013-7-2 11:04:26

hexiaowei1530 发表于 2013-7-2 08:59
首先，书上讲的这段话，是正确的。
表层发生马氏体转变，体积膨胀是双向的，向内向外都可以。零件冷却后期 ...

楼主的意思是前期表层变化的时候会在表层产生压应力，会和后期产生的拉应力抵消。

两把菜刀闹革命 · 发表于 2013-7-2 11:27:27

楼主的意思是前期表层转变会在表层产生压应力，应该要和后期心部变化产生的拉应力抵消。楼主这种设想是对的，最好的例证就是表面淬火会在表面形成隐晶马氏体的同时产生残余压应力。但是这种压应力增加疲劳强度的机理模型应该是类似拱桥，拱桥从上面压，会越压越紧，但是从地下顶就会被击溃。而心部转变为马氏体产生的应力类似于从底部顶拱桥。

hexiaowei1530 · 发表于 2013-7-2 15:09:59

两把菜刀闹革命发表于 2013-7-2 11:27
楼主的意思是前期表层转变会在表层产生压应力，应该要和后期心部变化产生的拉应力抵消。楼主这种设想是对的 ...

这是一个非常复杂的过程，除了考虑马氏体体积膨胀之外，还要考虑到热胀冷缩以及层层转变的这个过程。
个人觉得搞清这个问题，没有多少实用价值，了解即可，另外，楼主的概念是设想，并非实际情况。换个角度，如果楼主的设想是正确的，那便不会有淬裂的现象了。
这个问题讨论的对象是表层应力变化，6楼也说明了前期是表层对心部产生压应力，换言之，表层承受的应当是拉应力。

xbinge · 发表于 2013-7-3 09:05:15

学习，这些东西难以想象

竹林风 · 发表于 2013-7-3 11:00:03

记得一般的变形规律是那边加热向那边弯曲，这就是组织应力作用的结果

爽爽贼 · 发表于 2013-7-3 11:16:46

在完全淬透时，工件的中心和表面都得到马氏体组织，硬度内外接近。但工件的中心和表面的组织转变(即M的形成)不是同时进行的。由于表面冷得快，先进行A→M转变，待其转变已完成并形成了一个坚固的马氏体外壳时，中心才开始由A→M的转变，因为M的比容大而且伴随有体积的膨胀，中心部分的这种膨胀将使表层受到向外胀大的拉应力作用，而中心则受到压应力作用。
附上软件模拟的应力分布图，温度从940℃下降到200℃的应力分布情况，和理论描述的相符合。

枫林 · 发表于 2013-7-3 21:39:13

拉应力和压应力作用的不是同一个部位，不存在抵消的说法！

way004 · 发表于 2013-7-5 14:30:14

拉应力和压应力是不同的概念，由于受到组织的转变，最终心部受到压应力而表面受到拉应力。所以完全转变的零件容易开裂，没有完全淬透的工件就不容易开裂。

05362866637 · 发表于 2013-7-5 15:03:43

同意9楼观点，淬火冷却应力问题太复杂是时刻进行的过程，了解即可

Moonlight_WZL · 发表于 2013-7-5 15:56:54

楼主说的是理想状态转变过程太复杂了一般组织应力和热应力不会正好相互抵消总有残留的。。。

wkee · 发表于 2013-7-5 16:57:08

表面膨胀会有膨胀的区间。可向外膨胀，内部就只能受压应力影响了！因为外面包了一层

离别钩 · 发表于 2013-7-10 10:39:04

本帖最后由离别钩于 2013-7-10 10:40 编辑

书上所说的应该附加一些条件，比如很大的工件和很小的工件在淬火时表面应力差别大，淬透性好冷速快和淬透性差冷速慢淬火后的表面应力等等，还有就是高频淬火层深浅的时候表面受压应力，深的时候表面拉应力。
应该根据具体情况具体分析。
尽信书不如无书。

Diego001 · 发表于 2013-8-1 17:28:45

我认为表层发生马氏体转变时心部由于温度高塑形强，产生了变形，所以以表层马氏体膨胀为主，但后期心部到马氏体转变了，表明早就是马氏体了所以表明受到拉应力！！个人理解的呵呵

hovely · 发表于 2013-8-5 15:40:45

“典型的组织应力是产生在金属零件淬火冷却过程中, 因表层和心部的马氏体相变不同时进行, 金属零件冷却后期,心部温度降至Ms 点要发生马氏体相变而体积膨胀时, 受到表层已转变为高强度的马氏体的阻碍, 这样在心部产生压应力, 表层产生拉应力。”

请楼主参考6楼和19楼的意见。
ＰＳ：越来越感觉论坛答非所问的太多。

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