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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,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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钢锻件在锻造车间内进行热处理的主要目的是改善锻件的切削性能;锻件加工后的终热处理则在热处理车间进行。对于有色金属锻件的热处理,大部分是由锻造车间来完成的。
保证热处理质量的一个重要环节是锻件加热温度的均匀性。对于大多数低合金钢的淬火来说,奥氏体化的温度精度控制在±15℃范围内就可以了。但是,镍基合金特别是它在时效处理时的加热温度精度,不锈钢筒类锻件厂家,则应达到±5℃。对于高强度铝合金锻件的热处理,也需要这样高的温度控制精度。为了保证达到这样高的精度,常采用所谓的“试块热电偶”法。即用和锻件相同的材料作成试块,试块尺寸一般为 40*25*25(mm),在其中插入热电偶,然后将试块置于锻件中间以记录炉子的温度。
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山西锻件厂的余热利用有什么意义?
锻造行业是能源消耗大户,不锈钢筒类锻件定制加工,而锻件热处理能耗约占整个锻件生产总能耗30%~35%(其数量和锻件的锻造余热利用及非调质钢应用多少有关),我国每吨模锻件能耗约为0.8t~1t标煤, 与国外工业发达国家相比,存在很大差距,降低能耗不仅可以降低锻件生产成本,提高企业经济效益,锻件能耗约占锻件成本8%~12%(这和能源价格有关),而且能源问题又是关系到一个国家能否可持续发展的重要问题,甚至是关系到人类生存的性重大问题。
热处理是一种能源消耗巨大的工艺过程,因此也存在着巨大节能潜力。还有二废(废气、废水、废渣)排放,污染环境,所以对锻件热处理工艺、工艺材料和热处理设备的改进,都是锻造企业节能减排的重要途径。
充分利用锻件的锻造余热进行热处理,不仅在节能降耗、提升效率等方面有着显而易见的优势,而且又减少三废排放,既节能又环保。我国2007年锻件总产里约为410万t,其中模锻件产里为293万t(汽车模锻件占65%左右),意义重大。
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