锻造锻件时内应力是怎样的？

       锻件厂的坯料在加热过程中，当其内应力超过它在一定温度下的强度极限时，就要产生裂纹。通常内应力有温度应力、组织应力和残余应力。

       温度应力：坯料在加热过程中，由于表层和里层温度不一致，产生温度差，因为表层金属的膨胀是不均匀的，毛坯外表层先受热而膨胀，里层金属由于后受热而要限制外表层的膨胀，于是在毛坯外表层引起压应力，而在内层引起拉应力。这种由坯料上温度不均匀而产生的应力称为温度应力，也称热应力。

       温度应力的大小与加热速度，坯料断面上的温度差以及金属本身的性质相关。加热速度越快，材料的导热性越差，坯料断面尺寸越大，则其温度差也越大，因此产生的温度应力也越大。当被加热金属还没有足够的塑性，基本处在弹性状态时，温度应力可能超过金属在某温度下的强度极限，使金属内部产生裂纹。

       但随着温度的上升，如果金属的塑性提高了，由于局部塑性变形可使温度应力得到部分的消除，此时温度应力就不甚危险了。例如对于碳钢和一般合金结构钢，只是在550℃~650℃以前，塑性较低，处在弹性状态，快速加热是危险的。而奥氏体合金钢在600℃~900℃时，塑性会急剧降低，所以在此温度范围内应进行缓慢而均匀的加热，特别对于锻件厂大截面的坯料，更应如此。

       组织应力：具有相变的金属在加热过程中，由于发生相变还会产生组织应力，例如，钢由α铁转变为γ铁时，体积（比容）要收缩1%,表面层先相变先收缩，而里层相变就阻碍了外层的收缩，于是在外层引起拉应力，内层引起压应力。同样，珠光体变为奥氏体时，由于比容减少，在外层引起拉应力，内层引起压应力，恰好和温度应力的方向相反，使总的应力值减少，当内层温度升高而发生相变时，则塑性大为提高，这时适当加快加热温度，也不会导致裂纹的产生。因此，组织应力对坯料内部形成裂纹的影响不大。

       残余应力：钢锭在凝固和冷却过程中，由于外层和中心冷却次序不同，各部分之间相互牵制将产生残余应力。钢锭凝固时，由于外层先冷却，中心层后冷却，因此外层为压应力，中心层为拉应力。当残余应力超过强度极限时，金属材料将产生裂纹。大钢锭加热时，对残余应力要足够重视。

       所以坯料在加热过程中，由于内应力引起的裂纹，主要是温度应力造成的，一般裂纹发生在加热低温阶段，并发生在心部。因此在500℃~650℃以下加热时，应避免加热速度过快。锻件厂在加热时，应降低装炉温度，并保温一段时间，待内外温度一致时再继续升温。

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