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節。
金屬加熱到高溫并經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、重慶管件產生內應力
重慶管件的冷卻和加熱都會產生內應力。冷卻產生的內應力比加熱產生的內應力要危險得多。它是由冷卻溫度應力、組織應力和變形殘余應力三者疊加而成的。
?、倮鋮s溫度應力它是由于重慶管件冷卻時內外溫差引起的。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,重慶管件內部便產生溫度應力。這時,表層為拉應力,芯部為壓應力。隨著重慶管件的繼續冷卻,這種應力狀態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,結果使芯部變為拉應力,而表層變為壓應力;對于變形抗力大、難變形的材料,由于冷卻初期表層產生的拉應力得不到松弛,到冷卻后期應力狀態沒有變化。
?、诮M織應力對于有同素異構轉變的金屬,冷卻時會有相變發 生,相變前后組織的比容發生變化,而重慶管件表里相變時間不同,因而引起組織應力。比如金屬在冷卻過程中有馬氏體轉變時,表層先 發生馬氏體轉變,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),
這時引起的組織應力,表層為壓應力,芯部為拉應力。隨著重慶管件繼續冷卻,芯部也發生馬氏體轉變,這時產生的組織應力就變為芯部 是壓應力,而表層為拉應力。
?、圩冃螝堄鄳λ怯芍貞c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晶軟化將其消除,鍛 后便成為殘余應力而保留下來。殘余應力在重慶管件內部的分布隨變形 不均勻的情況而不同,可能是表層為拉應力而芯部為壓應力,或者 與此相反。
上述三種應力疊加的結果便形成鍛件內部的內應力。如果內應力超過材料的抗拉強度,就會導致重慶管件產生裂紋;如果內應力沒有造成裂紋,則在重慶管件冷卻后也會保留下來成為鍛件的殘余應力。所以鍛件鍛后應盡快進行退火熱處理,以清除應力并避免出現裂紋。
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變先后的不同而導致鍛件發生翹曲變形。
3、重慶管件產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部產生白點。白點的產生不僅與冷卻有關,還與鋼的化學成分、組織、夾雜、偏析、應力和含氫量等有關,主要是由于鋼中氫和組織應力共同作用的結果產生的。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℃范圍內緩冷,會有大量含鉻的碳化物沿晶界析出,使晶界產生貧鉻現象,降低鋼的抗晶間腐蝕能力。