Ứng suất nhiệt và ứng suất thay đổi pha của vật rèn

Biến dạng xử lý nhiệt có thể xảy ra sau khi ủ, chuẩn hóa, làm cứng, ủ và xử lý nhiệt biến đổi bề mặt. Nguyên nhân gốc rễ của sự biến dạng nằm ở ứng suất bên trong do vật rèn tạo ra trong quá trình xử lý nhiệt, nghĩa là do chênh lệch nhiệt độ giữa bên trong và bên ngoài và sự biến đổi cấu trúc, vật rèn sau khi xử lý nhiệt vẫn còn ứng suất bên trong.
Khi ứng suất này vượt quá điểm chảy của thép trong một thời điểm trong quá trình xử lý nhiệt, nó sẽ gây ra sự biến dạng của vật rèn. Có ứng suất nhiệt và ứng suất thay đổi pha trong quá trình xử lý nhiệt, nguyên nhân và chức năng của chúng là khác nhau.
Rèn trong quá trình gia nhiệt và làm mát kèm theo hiện tượng giãn nở nhiệt và co nguội, khi bề mặt rèn và tim do tốc độ làm nóng hoặc làm mát khác nhau, dẫn đến chênh lệch nhiệt độ, thể tích giãn nở hoặc co lại trên bề mặt và tim không giống nhau , sự chênh lệch nhiệt độ này và sự thay đổi thể tích do ứng suất bên trong khác nhau gây ra, được gọi là ứng suất nhiệt.
Rèn trong quá trình xử lý nhiệt, sự thay đổi của ứng suất nhiệt chủ yếu được biểu hiện như: khi vật rèn được nung nóng, nhiệt độ bề mặt tăng nhanh hơn lõi, nhiệt độ bề mặt cao và giãn nở, nhiệt độ lõi thấp và không giãn nở , lúc này ứng suất nén bề mặt, ứng suất kéo lõi. Khi vật rèn ở dạng dithermic, nhiệt độ lõi tăng lên và giãn ra, lúc này vật rèn thể hiện sự giãn nở về thể tích; Làm nguội phôi thì bề mặt nguội nhanh hơn lõi, bề mặt co ngót, nhiệt độ tim cao cản trở co ngót, ứng suất kéo trên bề mặt, lòng sinh ra ứng suất nén, khi nguội đến nhiệt độ nhất định bề mặt đã nguội không còn co ngót nữa, và quá trình làm mát lõi xảy ra do sự co lại liên tục, bề mặt là ứng suất nén và trung tâm là ứng suất kéo, Ứng suất này vẫn tồn tại trong quá trình rèn sau khi làm mát, được gọi là ứng suất dư.
Trong quá trình xử lý nhiệt của vật rèn, khối lượng của các cấu trúc khác nhau là khác nhau, do đó khối lượng của vật rèn chắc chắn sẽ thay đổi. Do có sự chênh lệch nhiệt độ giữa bề mặt và lòng vật rèn, bề mặt và lòng vật rèn biến đổi tổ chức không kịp thời nên sự thay đổi thể tích khối lượng bên trong và bên ngoài sẽ sinh ra ứng suất bên trong. Căng thẳng bên trong này gây ra bởi sự không đồng nhất của quá trình chuyển đổi tổ chức được gọi là căng thẳng chuyển tiếp giai đoạn.

Khối lượng của cấu trúc cơ bản của thép tăng theo thứ tự austenite, Pearlite, Sortenite, Troosite, Bainit thấp hơn, Mactenxit tôi luyện và Mactenxit. Ví dụ, vật rèn làm nguội nhanh, do bề mặt lần đầu tiên nguội đến điểm của nó, nên bề mặt từ austenit thành mactenxit, thể tích phồng lên, nhưng tâm vẫn ở trạng thái austenit, ngăn bề mặt trương nở, do đó, tâm rèn do kéo căng ứng suất, bề mặt do ứng suất nén; Khi tiếp tục làm nguội thì nhiệt độ bề mặt giảm và sẽ không trương nở nữa, còn lõi do biến thành Mactenxit nên tiếp tục trương nở thể tích nên sẽ bị bề mặt ngăn cản nên tim chịu ứng suất nén. và bề mặt chịu ứng suất kéo. Ứng suất này vẫn còn trong quá trình rèn sau khi làm nguội dưới dạng ứng suất dư.
Do đó, trong quá trình làm nguội tôi, sự thay đổi của ứng suất nhiệt và ứng suất thay đổi pha là ngược lại, và ứng suất dư cuối cùng trong quá trình rèn cũng ngược lại. Sự kết hợp của ứng suất nhiệt và ứng suất thay đổi pha được gọi là dập tắt ứng suất bên trong. Khi ứng suất bên trong dư trong vật rèn vượt quá điểm chảy của thép, phôi sẽ tạo ra biến dạng dẻo, dẫn đến biến dạng của vật rèn.