1定義
構造ストレスは,変形ストレスの名前でもあり,鋼材の熱処理,特に冷却中に発生する内部ストレスの1種類である.微小構造間の非同期相変換と特異体積差から生じる熱処理による変形と裂け目の主要な原因となる.
2エッセンス&生成メカニズム
根本 的 な 原因
鉄鋼の異なる相は,特異な特異体積 (質量単位あたりの体積) を有する.
オステニート (γ) < フェライト (α) < ペールライト < ベイナイト < マルテンサイト (M)
オーステニットからマルテンサイトへの変換は,3%~5%の大きな体積膨張をもたらします.
作業部品の表面とコアには不一致な冷却速度があり,不同期相変換と調整されていない体積変動を引き起こし,最終的には構造的ストレスを誘発します.
典型的な消化プロセス
初期冷却段階 (MS点以上)
表面はより速く冷却され,最初に Ms 温度に達し,体積膨張とともにオーステナイトからマルテンサイトに変容する.コアは膨張なしにオーステナイトのままである.コアによって制約され,表面は圧縮ストレスを承りますが,コアは引き力ストレスを承ります..
後期冷却段階 (MS 点以下)
中核はMS点まで冷却され,体積拡大によりマルテンサイトに変容する.表面は硬く脆く,変形能力が限られている.膨張する核は表面を圧縮するストレスの逆転を起こす
表面張力,コア圧縮力 (熱力とは反対)
3構造的ストレスに影響を与える主な要因
化学組成
高炭素含有量はマルテンサイトの固体体積差を大きくし,構造的なストレスを増加させる.
Cr,Ni,Moなどの合金元素は Ms 温度を下げ,相変換温度差を拡大し,硬化性を向上させ,不均一な断面変換を強化します.構造的なストレスを増加させる.
作業 部品 の サイズ と 形
断面の大きさと不均質な厚さ,鋭い角と溝により,非同期相変換が悪化し,構造的ストレスとストレス濃度が増加します.小型の作業部品は構造的なストレスに支配されています熱圧が支配する.
プロセスのパラメータ
高温の冷却によりオーステナイトの組成が均質化し,粒子が粗くなって,相変換とストレスの体積効果が増幅される.Ms 以下の冷却速度の向上と硬化能力の向上は,相変換時間差とマルテンサイト変換グラデントを拡大する.構造的なストレスがさらに増える.
初期マイクロ構造
Lamellar pearlite と 帯状構造は不均質な相変換とより高いストレスを引き起こします. 球状式焼却微細構造は均質な相変換を可能にし,構造的ストレスを軽減します.
4概要
構造的ストレスは,表面張力とコア圧縮によって特徴づけられる,非同期相変換と特異体積の違いの避けられない結果である.消化変形と裂け目の主要な誘因です.
制御対策: Ms 領域での冷却速度を削減し,相変換を均一化し,適時冷却を行い,作業部品の構造と材料選択を最適化します.性能を合わせるため,構造的ストレスと熱的ストレスをバランスさせる必要があります.変形や裂け込みのリスク