环形锻件在冷却过程中的内应力

       环形锻件的冷却是指环形锻件从终锻温度出模冷却到室温。如果冷却方法选择不当，环形锻件可能因产生裂纹或白点而报废，也可能延长生产周期而影响生产率。因此，了解环形锻件冷却过程的特点及其缺陷形成的原因，对于选择冷却方法，制订冷却规范是非常必要的。

       坯料在加过程中会产生内应力，同样，环形锻件在冷却过程中也会引起内应力。由于环形锻件冷却后期温度较低而呈弹性状态，因此冷却内应力的危险性比加热内应力更大。内应力有温度，组织应力和锻造变形不均匀引起的残余应力。

       环形锻件在冷却过程中的内应力有以下几点：

       1.温度应力：

       环形锻件在冷却初期，表层冷却块，体积收缩较大，心部冷却慢，体积收缩较小。由于表层的收缩受到心部的阻碍，结果在表层产生拉应力，心部为压应力。到了冷却后期，环形锻件表面温度已近室温，基本上不再收缩，这时表层反而阻碍心部继续收缩，导致温度应力符号发生改变。

       若环形锻件材料为抗力大，塑性低的硬钢，在冷却初期表层产生的拉应力不能得到松弛，就是在冷却后期，尽管心部体积收缩对表层产生附加压应力，也只能使表层初期产生的拉应力有所降低，而不会使温度应力符号发生改变，表层仍为拉应力，心部仍为压应力。

       2.组织应力：

       环形锻件在冷却过程中若有相变发生，由于相变前后组织的比容不同，而且转变是在一定温度范围内完成，故在相与相之间产生组织应力。当环形锻件表里不一致时，这种组织应力更为明显。

       冷却时产生的组织应力也和加热时产生的组织应力一样是三向应力，且其中切向应力大，这是引起表面纵向裂纹的主要原因。

       3.残余应力：

       环形锻件在锻压成形过程中，由于变形不均所引起的附加应力，如未能及时再结晶软化将其消除，锻后便成为残余应力保留下来。残余应力在环形内部的分布，根据变形不均的情况而不同，可能是表层为拉应力而心部为压应力，或者与此相反。

       综上所述，环形锻件在冷却过程中，存在上述三种内应力，总的内应力为三者叠加。当叠加的应力值超过材料的强度极限时，便会在环形锻件相应部位引起裂纹，冷却裂纹常常是在温度较低时和塑性较差的材料中发生。如果叠加的内应力没有造成破坏，冷却终了便会以残余应力形式保留下来，给后续热处理增加不利因素。

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