板件淬火为什么内凹弯曲,而不是凸弯曲?

激光淬火

我们做表面淬火的,经常做一些板件的表面淬火,单面淬火后,总是淬火面凹.根据组织变化,由珠光体到马氏体,比容增大.淬火面体积增大,表面表现为压应力,所以应该是凸起,为什么实际情况是凹下去呢?
这个问题困绕很久,大家从理论上分析一下.多谢了.

[ 本帖最后由 ltw369258 于 2007-6-27 20:42 编辑 ]

shx046011

板状零件表面淬火后变形有两种情况：当淬硬层小于板厚的1/10，一般是下凹；大于1/10时，表现为上凸。从应力上分析，表面淬火零件容易呈热应力型状态；另外，零件结构和淬火冷却速度也影响变形方向和大小。你可
以根据淬硬层与零件厚度的实际情况对其进行反向预变形，大概是淬火变形量的一半。

激光淬火

感谢楼上的朋友.
关于预变形的操作数据,我找了很久都没有这方面的资料!今天终于明白了.
我也说说我遇到的实际问题.
我们做激光淬火,层深一般在1mm,所以,大部分板件厚超过10mm.因此大部分是凹下去的.
现在还没发现凸出的现象.
对于原理分析,我还是迷惑.我们做激光淬火,认定表面呈压应力状态的.难道工件厚了,就成拉应力了?
还是有些疑问.请高手们来讨论讨论.

shx046011

我个人认为，板状零件与环状和柱状零件不同，板状零件是单面淬火，环状和柱状是整个圆周淬火，淬火后所产生的应力状态不同，起码可以说不是对称的，所以单纯从应力状态来判断其应该是如何变形显得有些勉强，还应该考虑工件抵抗变形能力的大小以及加热和冷却的情况。不知你同意否？

shx046011

补充一下，不应该单纯从组织变化来判断应该如何变形，还要结合应力状态，毕竟板状零件是单面淬火。

激光淬火

楼上很专业呀!同意你的说法.
"还应该考虑工件抵抗变形能力的大小以及加热和冷却的情况"
不错.是应该全面考虑才能判断变形的情况.不过觉得很复杂.找到具体的理由很难.
不过用你上面的"1/10规律"判断和反变形的数据,很有实用价值.感谢了

具体操作时,对于反向预变形的实施办法,我认为,就是施加外应力使工件方向弯曲(包括弹性变形),在这种应力状态下实施淬火,淬火后,依然施加着外应力,等工件冷到室温,松开外力.完成了整个工艺过程.
请问楼上, 我这种操作方法正确与否?

zthstone

我认为内凹正是表面呈压应力状态的表面形式，因为我们假想马氏体转变过程不受到内层的约束则最终的状态应该是表面均匀长大，仍是平面。但是由于受到内层的约束，表面不可能自由长大，越靠中心受的约束越大，而边缘受到的约束较小，最终形成内凹的形状.

shx046011

#6的朋友：你的操作是正确的，不过预变形有两种办法：即热应力法和压应力法。压应力发即你采用的办法；热应力法就是在淬火面的反面进行正火或低温淬火，使工件产生预变形，然后再对加工面实施淬火。你可根据具体情况试验一下，然后在确定工艺。

激光淬火

楼上朋友谢谢啦.我有信心了.我开发一个2000mm的大滑板单面淬火,希望可以搞定.

#7楼的朋友,你的分析思路很好,尤其约束力的问题,很关键!上上面两位的启发,我发表一下我的分析:

对于厚板件(小于1/10),由于基体未加热,约束M,这是表面淬火普遍存在的现象.在表面M转变中,从一个微分单元来看,其受约束有5个方向,而第6个方向上即表面上方则是自由的.所以其M转变会向外发展,微观来看,淬火面会变高.
这样的结果相当于淬火硬化层尺寸变短;硬化层相当于弓弦,基体相当于弓背;基体被硬化层牵扯,出现向硬化层方向内凹.
对于薄板件(大于1/10),基体的约束力不够,因此表面的M可以6个方向相对自由转变,尤其长度方向,M转变后体积增大,相当于表层硬化层变长,所以,出现凸起.

因此,我觉得对于内凹的情况,表面还是受到了基体的拉伸作用,硬化层呈拉应力状态,但可能表面很薄的一层有残余压应力.

其实不同的工艺方法,对基体影响不同,约束力也不同,所以1/10应该随着淬火方法有所不同.
相关因素还有,材料的强度,工件的应力状态等等
就工件的应力状态问题,如果改变了约束力的大小,则会出现不同结果;这点也许就是采用预应力调整约束力的大小,进而,可以减少变形的原理所在.
"可爱的约束力"

我的分析有什么漏洞的地方,大家来讨论一下.

[ 本帖最后由 激光淬火 于 2007-6-27 14:07 编辑 ]

shx046011

见解独特！祝你的大滑板早日成功！成功以后与大家交流一下体会！

激光淬火

近日又有一思考.
按照我前面的说法,如果硬化层小于零件厚度的1/10,那情况很多.
比如我们常常做大件的局部淬火,那硬化层的拉应力不是非常大吗?至少比板件大很多.
这种理解又说不通,因为这种情况下,残余压应力应该更大才对.

所以,经过思考,可能还需要考虑加热过程中的塑变.
即:局部加热时,深层加热层无法膨胀,产生塑变.

按照这样的推理,板的凹或凸,反映的是硬化层下面的"热影响区"受到拉应力或压应力,而硬化层的始终都是压应力.只是凹弯曲大于凸弯曲的应力

我的说法,大家是否赞成?

关于应力的分析.大家都发表一下哦

霜月

感谢楼上几位朋友的精彩分析，很受启发。
也许可以把你们的理论用到薄壁环状零件的感应淬火上，等我试过后再说。

激光淬火

我再补充一点:
我的这种解释基本可以吻合了一位网友(其它论坛)的观点:
对淬火面来说，表现为压应力，不正好是凹下去的么？如果凸起来的话，淬火面就表现为拉应力了。将思维换个角度想想就明白了。
他的观点很简单,将复杂的问题简单化,是很好的思维!

现在,我的观点:凹下去,表现的就是压应力.凸出来,表现的也是压应力.大小应该相同,理由如:
M的转变实际上是不存在约束的.真正受约束的是——硬化层下面热影响区未发生组织转变的部分。
由于不均匀的加热，约束力造成基体塑变，基体本身产生了应力平衡，外面看来，表现为弯曲变形，弯曲与硬化层的关系不大。
“约束和塑变”

因此，这就是为什么板件或长轴淬火弯曲后，采用要敲打凹面来矫正，而不是敲打凸面！

zsq

分析相当精彩,楼主不愧是高手,一通百通。

激光淬火

关于板件淬火变形的问题解决.大家都有什么办法.来探讨探讨

霜月

我们板形零件较少，立足厂内现有设备，直接采用压床限形淬火控制变形。

cfcjr

急热急冷，热应力造成的

山东小伙

如果一块凸出来的板，把它放在平台上，用烤枪烤它的凸面的话，他就会凹下去，在烤就会凹的很厉害了。
我想应该和这个原理是一样的吧！

玉米清阁

讨论了一大推，也没个结论总结！

你把工件翻过来不就是凸弯曲了吗？

cqcjr

应该是热应力占主导