重慶管件從終鍛溫度冷卻到室溫的過程稱為鍛后冷卻。鍛后冷卻方法選擇不當,可能導致重慶管件裂紋、變形,甚至出現(xiàn)異常組織等缺陷。因此,鍛后冷卻是鍛壓工藝中的一個重要環(huán)節(jié)。
金屬加熱到高溫并經(jīng)不均勻的塑性變形后冷卻下來,必然會引 起組織和性能的變化,這些變化主要如下。
1、重慶管件產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力
重慶管件的冷卻和加熱都會產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力。冷卻產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力比加熱產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力要危險得多。它是由冷卻溫度應(yīng)力、組織應(yīng)力和變形殘余應(yīng)力三者疊加而成的。
?、倮鋮s溫度應(yīng)力它是由于重慶管件冷卻時內(nèi)外溫差引起的。在重慶管件冷卻的初期,表層冷卻快,體積收縮大,芯部冷卻慢,體積收縮小,表層的收縮受到芯部的阻礙,重慶管件內(nèi)部便產(chǎn)生溫度應(yīng)力。這時,表層為拉應(yīng)力,芯部為壓應(yīng)力。隨著重慶管件的繼續(xù)冷卻,這種應(yīng)力狀態(tài)會因鍛件材料的不同而有所變化;對于變形抗力小、易變形的材料,到冷卻后期,表層溫度很低,體積收縮停止,而芯部的體積收縮卻受表層的制約,結(jié)果使芯部變?yōu)槔瓚?yīng)力,而表層變?yōu)閴簯?yīng)力;對于變形抗力大、難變形的材料,由于冷卻初期表層產(chǎn)生的拉應(yīng)力得不到松弛,到冷卻后期應(yīng)力狀態(tài)沒有變化。
②組織應(yīng)力對于有同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變的金屬,冷卻時會有相變發(fā) 生,相變前后組織的比容發(fā)生變化,而重慶管件表里相變時間不同,因而引起組織應(yīng)力。比如金屬在冷卻過程中有馬氏體轉(zhuǎn)變時,表層先 發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變,由于馬氏體的比容大于奧氏體的比容(馬氏體的 比容為0^ 127?匕⑶咖3/呂,奧氏體的比容為0,120?匕⑵啦3々),
這時引起的組織應(yīng)力,表層為壓應(yīng)力,芯部為拉應(yīng)力。隨著重慶管件繼續(xù)冷卻,芯部也發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變,這時產(chǎn)生的組織應(yīng)力就變?yōu)樾静? 是壓應(yīng)力,而表層為拉應(yīng)力。
?、圩冃螝堄鄳?yīng)力它是由重慶管件在鍛壓成形過程中的變形不均 勻和加工硬化引起的。如果不能及時得到再結(jié)晶軟化將其消除,鍛 后便成為殘余應(yīng)力而保留下來。殘余應(yīng)力在重慶管件內(nèi)部的分布隨變形 不均勻的情況而不同,可能是表層為拉應(yīng)力而芯部為壓應(yīng)力,或者 與此相反。
上述三種應(yīng)力疊加的結(jié)果便形成鍛件內(nèi)部的內(nèi)應(yīng)力。如果內(nèi)應(yīng)力超過材料的抗拉強度,就會導致重慶管件產(chǎn)生裂紋;如果內(nèi)應(yīng)力沒有造成裂紋,則在重慶管件冷卻后也會保留下來成為鍛件的殘余應(yīng)力。所以鍛件鍛后應(yīng)盡快進行退火熱處理,以清除應(yīng)力并避免出現(xiàn)裂紋。
2、重慶管件冷卻變形重慶管件冷卻時,若相對的兩面冷卻速度不一致(如一面受冷風吹,或接觸潮濕的地面),會因溫度差和組織轉(zhuǎn)變先后的不同而導致鍛件發(fā)生翹曲變形。
3、重慶管件產(chǎn)生異常組織用鋼錠鍛制的重慶管件,冷卻不當會在重慶管件內(nèi)部產(chǎn)生白點。白點的產(chǎn)生不僅與冷卻有關(guān),還與鋼的化學成分、組織、夾雜、偏析、應(yīng)力和含氫量等有關(guān),主要是由于鋼中氫和組織應(yīng)力共同作用的結(jié)果產(chǎn)生的。白點是熱乳鋼坯和大型鍛件中比較常見的缺陷,多見于馬氏體和半馬氏體鋼。
奧氏體不銹鋼(1Cr18Ni9、1Cr18Ni9Ti等)若在800?550℃范圍內(nèi)緩冷,會有大量含鉻的碳化物沿晶界析出,使晶界產(chǎn)生貧鉻現(xiàn)象,降低鋼的抗晶間腐蝕能力。