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锻造锻件时热传递的基础知识
一、传导传热
热量直接由物体的一部分传至另一部分,或由一物体直接传至与其接触的另一物体,而物体的质点没有移动(指宏观的物质移动)的传热现象,称为传导传热。例如,热处理炉中的热量由炉墙内表面直接通过炉墙传至炉墙外表面;工件在炉底板上加热,炉底板的热量直接传给工件而将工件加热。在这种传热方式中,炉墙、炉底板和工件的质点并没有移动,仅热量发生了转移,成于传导传热。 传导传热方式在固体、液体和气体中都存在,尤其在固体中明显,而流体(液体或气体)的传导能力一般较弱,有的常忽略不计。
二、对流传热
流体中不同部分的相对位移,使不同部分的质点相互混合,或者流体质点与固体表面碰撞而进行的热交换现象,称为对流传热。对流传热只有在流体运动时才能发生。盐浴炉中利用电磁力使熔融盐液与工件相对流动、在回火炉中热风循环流经锻件表面时的传热过程都是对流传热。
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锻件余热淬火后力学性能会受到哪些因素的影响?
形变速度
形变速度主要取决于所采用设备,常用锻造设备形变速度如下:
模锻锤 4m/s~7m/s
惯性螺旋压力机 0.5m/s~1.2m/s
热模锻用机械压力机 0.6m/s~1.5m/s
液压机 0.02m/s~0.03m/s
随着形变速度增加,强度变化比较复杂,当形变速度较小(0.7m/s~2.8m/s)时,随着形变速度增加,形变过程中越不易发生再结晶,故形变强化效应将随着形变速度增加而增加,筒类锻件定制费用,但强化到一定程度时,随着强度进一步提高,当形变速度足够大时,形变时所产生的热量将使温度升高而使再结晶过程得以进行,故强度不再随着形变速度增加而增加,甚至还可能有所下降;当形变速度时,强度随着形变速度的增加而进一步提高,与此同时,塑性是先增后减,以后不随形变量的增加而变。
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锻件冷却初期,表层首先冷却产生体积收缩,由于试样心部溢度下降较少,体积收缩相应也较小,这样在同一试样上内外收缩不同则相互之间发生作用力。试样表面的收缩将受到心部的阻碍,筒类锻件定制加工,于是在试样表层产生拉应力、心部为压应力。此应力值随若溢度的升高而增加,当应力超过心部的屈服强度时,试样发生表足拉伸、心部压缩的塑性变形。
变形的结果使内应力得到一定程度的松弛、应力值降低。当表面温度接近室温或淬火冷却介质的温度时,心部以相对快的速度冷却收缩,但此时心部的收缩又受到表层的牵制,结果试样内形成与冷却阶段初期方向相反的内应力,即在表层产生压应力、心部为拉应力。由于试样温度已经很低,钢的屈服强度明显升高,热应力不再引起塑性变形, 这样的应力分布就被保留下来成为残留应力。因此,热应力作用的结果是使锻件表面呈压应力状态。
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