人類常用“鋼”來比喻性格和意志，尤其是在面對人生困境和大敵當(dāng)前的時候，所謂“成者為王，敗者為寇”，除了天、時、地，更是胸懷和意志的內(nèi)斂釋放。而“鋼”如人一樣，在最終成“材”之前，內(nèi)部也有類似的“應(yīng)力”需要消除。
金屬零件在制造過程中會產(chǎn)生一定的應(yīng)力，應(yīng)力是由焊接、機加工、切割、鉆孔、磨削和任何其他移動金屬的過程引起，應(yīng)力的存在有時會在制造過程中引起零部件明顯的變形，或?qū)е麻_裂和使用時的性能不穩(wěn)定。有許多技術(shù)可以糾正與應(yīng)力相關(guān)的異常，但用于重新分配應(yīng)力影響的最基本參數(shù)是時間和溫度的組合。應(yīng)力消除適用于黑色和有色金屬合金。
影響應(yīng)力消除的因素有很多，包括由不同的制造方法（如彎曲、剪切、鍛造、機加工、焊接、研磨、車削等）所產(chǎn)生對各部原件的內(nèi)部應(yīng)力，以及事先處理。可允許的應(yīng)力值取決于最終的使用種類，一般來說，零部件越大越復(fù)雜，其內(nèi)部存在的應(yīng)力就越大。
應(yīng)力消除是一種依賴緩慢冷卻來達成預(yù)期效果的熱處理工藝，也就是制程需要緩慢冷卻（例如：退火、正火、消除應(yīng)力等），其原因是：減輕應(yīng)力、提高化學(xué)成分均勻性、為了后續(xù)工藝而將材料軟化（例如：機械加工）、細化晶粒、減低脆化或者為了形成特定磁性。
應(yīng)力消除與其它冷卻工藝的差異在于其常在低于臨界溫度（Ac1）的環(huán)境下進行，在該溫度下所需時間取決于該部件的復(fù)雜度以及所希望達成的應(yīng)力殘留度等因素。應(yīng)力消除過程中不會出現(xiàn)微結(jié)構(gòu)改變。
對于碳鋼材料，應(yīng)力消除應(yīng)在低于臨界溫度40℃~75℃，即在500℃~650℃的溫度下進行。另外，需特別注意的是，應(yīng)力的消除并不是立即見效的，而是需要在恰當(dāng)?shù)臏囟认陆o予足夠保持時間方能達成最佳結(jié)果，一般來說，最大橫截面每25mm就需要1小時的時間。
在離開爐子或烤箱做完應(yīng)力消除后，部件需要在靜止的空氣中緩慢地冷卻，避免形成或再度造成過多的熱應(yīng)力。過于快速的冷卻只會再度產(chǎn)生應(yīng)力，這也是應(yīng)力消除中最常犯的錯誤，而按照正確的程序操作預(yù)計可消除90%以上的應(yīng)力。
合金式鋼材的應(yīng)力消除往往會比碳鋼再稍高一些的溫度下進行，工具鋼也是類似，應(yīng)力消除通常在500℃~550℃的溫度下進行，然后讓部件緩慢冷卻至室溫后再進行后續(xù)操作。不銹鋼通常較為復(fù)雜，應(yīng)力消除常于290℃~425℃的范圍內(nèi)進行，該操作取決于材料的形式、所執(zhí)行的操作（例如：機加工）以及是否需要對于組裝完成的材料進行應(yīng)力消除等因素。
應(yīng)力消除后常需使用“靜止的冷空氣”以避免在材料中重新形成應(yīng)力。“靜止的冷空氣”（淬火）可定義為：以不快于每分鐘22℃的冷卻速度冷卻至593℃，再以每分鐘8℃~14℃的冷卻速度由593℃冷卻至150℃，在溫度降至150℃后，任何冷卻速度都可以使用。
材料的硬化過程中，快速的冷卻/淬火以及材料本身存在的內(nèi)部應(yīng)力可能會造成結(jié)構(gòu)上的瑕疵、脆性斷裂或特定金屬材料在焊接點附近的慢性應(yīng)力裂紋。因此，技術(shù)人員會在硬化或表面滲碳過程中加入一個“應(yīng)力消除等待”步驟，也就是將標的物加溫至593℃~705℃的過渡性溫度后“浸泡”一段時間，“浸泡”時間以最大橫截面每25mm就增加1小時的時間計算，“浸泡”即為工藝上的保持時間。該操作的目的是為了讓應(yīng)力減緩，以增加淬火過程中尺寸變化的可預(yù)測性。
對于彈簧而言，應(yīng)力消除是彈簧制造以及線材產(chǎn)品制造過程中最常見的熱處理工藝之一。抽線、成形與機加工會在扣件及線材產(chǎn)品中產(chǎn)生應(yīng)力，該應(yīng)力可能進一步造成疲勞、龜裂、變形或功能失效。除了應(yīng)力的移除外，應(yīng)力消除工藝還可以將材料恢復(fù)到與其成形前相近的強度。
對于內(nèi)部應(yīng)力，我們必須了解應(yīng)用的設(shè)計才能知道該使用何種應(yīng)力消除方法（高溫或低溫）。在只有輕度應(yīng)力存在的部件或結(jié)構(gòu)性彈性不是絕對重要的部件中，內(nèi)部應(yīng)力的存在與否不需要太大的關(guān)注，但在存在高度應(yīng)力的部件，必須長期維持結(jié)構(gòu)性穩(wěn)定的部件以及過度變形甚至斷裂可能發(fā)生的應(yīng)用中，內(nèi)部應(yīng)力的存在與否便是一個極重要的課題。
返回列表
快來掃一掃
中金協(xié)抖音號：zjx.1992