Tensión térmica y tensión de cambio de fase de las piezas forjadas.

La distorsión del tratamiento térmico puede ocurrir después del tratamiento térmico de recocido, normalización, endurecimiento, revenido y modificación de la superficie. La causa raíz de la distorsión radica en la tensión interna producida por el forjado durante el tratamiento térmico, es decir, debido a la diferencia de temperatura entre el interior y el exterior y la transformación de la estructura, el forjado después del tratamiento térmico permanece como tensión interna.
Cuando esta tensión excede el límite elástico del acero en un momento durante el tratamiento térmico, causará la distorsión de la forja. Hay tensión térmica y tensión de cambio de fase en el proceso de tratamiento térmico, sus causas y funciones son diferentes.
Forjados en calentamiento y enfriamiento acompañados de expansión térmica y fenómeno de contracción en frío, cuando la superficie de forjado y el corazón debido a la velocidad de calentamiento o enfriamiento es diferente, lo que resulta en una diferencia de temperatura, la expansión o contracción del volumen en la superficie y el corazón no es lo mismo , esta diferencia de temperatura y cambio de volumen causado por el estrés interno diferente, llamado estrés térmico.
Piezas forjadas en el proceso de tratamiento térmico, el cambio de tensión térmica se manifiesta principalmente como: cuando las piezas forjadas se calientan, la temperatura de la superficie aumenta más rápido que el núcleo, la temperatura de la superficie es alta y se expande, la temperatura del núcleo es baja y no se expande , en este momento la tensión de compresión superficial, la tensión de tracción del núcleo. Cuando las forjas son ditérmicas, la temperatura del núcleo aumenta y se expande, en este momento las forjas muestran expansión de volumen; Enfriamiento de la pieza de trabajo, enfriamiento de la superficie más rápido que el núcleo, contracción de la superficie, alta temperatura del corazón para evitar la contracción, tensión de tracción en la superficie, el corazón produce tensión de compresión, cuando se enfría a cierta temperatura, la superficie se ha enfriado ya no se contrae, y el enfriamiento del núcleo se produce debido a la contracción continua, la superficie es tensión de compresión y el corazón de la tensión de tracción. Esta tensión todavía existe en la forja después del enfriamiento, que se denomina tensión residual.
Durante el tratamiento térmico de las piezas forjadas, el volumen de masa de las diferentes estructuras es diferente, por lo que el volumen de masa de las piezas forjadas está obligado a cambiar. Debido a que hay una diferencia de temperatura entre la superficie y el corazón de la forja, la transformación de la superficie y el corazón de la organización no es oportuna, por lo que los cambios de volumen de masa interna y externa producirán tensión interna. Este estrés interno causado por la heterogeneidad de la transformación organizacional se denomina estrés de transición de fase.

El volumen másico de la estructura básica del acero aumenta en el orden de austenita, perlita, sortenita, troosita, bainita inferior, martensita templada y martensita. Por ejemplo, las forjas se enfrían rápidamente, debido a la superficie del primer frío hasta su punto, por lo que la superficie de austenita a martensita, el volumen se hincha, pero el corazón todavía está en estado austenítico, evita que la superficie se hinche, por lo que el corazón de forja por tracción tensión, superficie por tensión de compresión; Cuando continúa el enfriamiento, la temperatura de la superficie se reduce y ya no se hinchará, mientras que el núcleo debido a la transformación en martensita, el volumen continuará hincharse, por lo que será impedido por la superficie, por lo que el corazón está sujeto a tensión de compresión. , y la superficie está sujeta a un esfuerzo de tracción. Esta tensión permanece en el forjado después del enfriamiento como tensión residual.
Por lo tanto, en el proceso de enfriamiento rápido, el cambio de tensión térmica y la tensión de cambio de fase son opuestos, y la tensión residual final en la forja también es opuesta. La combinación de tensión térmica y tensión de cambio de fase se denomina tensión interna de extinción. Cuando la tensión interna residual en el forjado excede el límite elástico del acero, la pieza de trabajo producirá una deformación plástica, lo que resultará en una distorsión del forjado.