应力与相变相互作用对马氏体淬火残余应力的影响
焊接结构2.3
（三）厚板中的残余应力
❖当厚度超过25mm时，焊接结构中除了存在着纵 向应力和横向应力外，还存在着较大的厚度方向的
应力 z 。
❖近年来的试验研究结果表明，这三个方向的内应 力在厚度上的分布极不均匀。其分布规律，对于不 同焊接工艺有较大差别
低碳钢电渣焊缝中的内应力分布
z
x
y
焊缝中心受较大的三向拉应力，其 塑性指标显著降低。
低碳钢多层焊时的内应力分布
、x 表面y 为较高的拉应力。 的数z 值较小，有可
能为压应力，亦有可能为拉应力。
大厚度合金钢接头中的残余应力分布
❖中心线上的表面横向应力比表面层以下的焊缝金
属低，其数值接近于零。表面 y 在Y轴上的分布，
在离焊趾20mm处有一峰值。 ❖这种分布规律可能与该钢的相变温度较低和焊缝 形状（较窄较深）有关。 ❖影响：最大横向残余应力存在于表面焊道下面几 层焊道中。有可能因为残余应力较大而产生延迟裂 纹，并向表面扩展。
➢当区段III恢复弹性时，其收缩受到区段I和II的拘，使
" y
扩展。
的y"分布与焊接方向、分段方法以及焊接顺序
有关。
❖当从中间向两端焊时，
" y
的分布是中心部分为压应力，
两端部分为拉应力。
❖从两端向中心部分焊接，则中心部分为拉应力，两端部
分为压应力。
❖直通焊的
"尾部是拉应力，中段压应力，起焊段由于必
质影响甚大。
钛材焊缝中的纵向应力较低，一般仅为 0.5-0.8 σs。铝材焊缝中的σx也较低，仅为 0. 6-0. 8 σs。
高强钢焊件中的最大残余拉应力不会达 到母材的屈服极限，而且残余拉应力区的宽 度可能变窄。
热处理对钢材的强度和硬度的影响
热处理对钢材的强度和硬度的影响钢材是一种常见且重要的材料，在机械制造、建筑结构、汽车工业等领域中得到广泛应用。
而热处理作为一种重要的材料处理方法，对钢材的强度和硬度有着显著的影响。
本文将介绍热处理对钢材性能的作用机制以及热处理方法的选择。
一、热处理对钢材的强度的影响钢材的强度是指其在外力作用下的抗变形能力，通常以屈服强度、抗拉强度等指标来评估。
热处理对钢材的强度有以下几方面的影响。
1. 相变过程的影响热处理中的加热和冷却过程会引发钢材的相变，其中最常见的是奥氏体相变和马氏体相变。
奥氏体相变可以增加钢材的强度，而马氏体相变则会进一步提高钢材的强度。
因此，通过调控热处理中的相变过程，可以有效提高钢材的强度。
2. 残余应力的影响热处理会导致钢材产生残余应力，这种残余应力对钢材的强度有着重要的影响。
恰当地控制热处理过程中的冷却速率和温度可以减小钢材中的残余应力，从而提高钢材的强度。
3. 晶粒尺寸的影响热处理会影响钢材的晶粒尺寸，从而影响其强度。
一般来说，细小的晶粒可以提高钢材的强度，因为细小的晶粒有更多的晶界，阻碍了位错的移动，从而提高了材料的强度。
二、热处理对钢材的硬度的影响钢材的硬度是指其抵抗局部压痕的能力，一般通过洛氏硬度或布氏硬度来进行测量。
热处理对钢材的硬度有以下几方面的影响。
1. 碳含量和晶界的影响热处理可以控制钢材中的碳含量和晶界的形成情况，从而影响钢材的硬度。
较高的碳含量和较细小的晶界会使钢材更加硬化，因为碳在钢中溶解后可以增加固溶体的硬度。
同时，晶界的存在也可以阻碍位错的滑移，进一步提高材料的硬度。
2. 冷却速率的影响在热处理中，冷却速率对钢材的硬度影响巨大。
当冷却速率较快时，钢材中会产生较多的马氏体，从而使钢材更加硬化。
因此，通过调节热处理中的冷却速率，可以有效地控制钢材的硬度。
三、热处理方法的选择根据钢材在不同工作条件下的使用要求，可以选择不同的热处理方法来达到所需的强度和硬度。
常见的热处理方法包括淬火、正火、回火等。
马氏体残余应力
马氏体残余应力马氏体残余应力是指在马氏体相变过程中，由于晶体结构的改变，产生的应力。
马氏体相变是一种固态相变过程，由高温奥氏体相向低温马氏体相转变。
在相变过程中，由于晶体结构的差异，晶格产生畸变，从而引起应力的产生。
马氏体残余应力对材料的性能和使用寿命有着重要影响。
首先，马氏体残余应力会导致材料的力学性能发生变化。
应力的存在会使材料的强度和韧性产生变化，影响材料的力学行为。
其次，马氏体残余应力还会影响材料的物理性能。
应力会导致材料的磁性、电性和导热性等物理性质发生变化。
此外，马氏体残余应力还会影响材料的耐蚀性和疲劳性能，降低了材料的使用寿命。
马氏体残余应力的产生机制主要有两个方面。
一方面是马氏体相变过程中晶体结构的差异引起的晶格畸变。
马氏体相变是一种相变过程，晶体结构由面心立方结构转变为体心立方结构。
这种晶体结构的差异会引起晶格畸变，从而产生应力。
另一方面是相变过程中的体积变化引起的宏观畸变。
马氏体相变过程中，晶体的体积会发生变化，由于晶体内部的相变是不均匀的，这种体积变化会导致宏观上的畸变，从而引起应力的产生。
马氏体残余应力的大小与相变温度、相变速度、变形程度等因素有关。
首先，相变温度的变化会影响马氏体相变的程度和速度，从而影响马氏体残余应力的大小。
其次，相变速度的变化会影响相变过程中的晶体结构和体积变化，从而影响马氏体残余应力的大小。
最后，材料的变形程度也会影响马氏体残余应力的大小。
变形程度越大，应力就越大。
马氏体残余应力的研究对于材料的设计和应用具有重要意义。
通过研究马氏体残余应力的产生机制和影响因素，可以有针对性地调控材料的性能和使用寿命。
此外，通过合理设计材料的组织结构和热处理工艺，也可以减小马氏体残余应力的大小，提高材料的性能稳定性和使用寿命。
马氏体残余应力是由马氏体相变过程中晶体结构的改变引起的应力。
马氏体残余应力对材料的性能和使用寿命有着重要影响。
研究马氏体残余应力的产生机制和影响因素，对于材料的设计和应用具有重要意义。
如何解决淬火变形和淬火裂纹的问题
如何解决淬火变形和淬火裂纹的问题淬火的定义与目的将钢加热到临界点Ac3（亚共析钢）或Ac1 （过共析钢）以上某一温度，保温一段时间，使之全部或部分奥氏体化，然后以大于临界淬火速度的速度冷却，使过冷奥氏体转变为马氏体或下贝氏体组织的热处理工艺称为淬火。
淬火的目的是使过冷奥氏体进行马氏体或贝氏体转变，得到马氏体或下贝氏体组织，然后配合以不同温度的回火，以大幅提高钢的强度、硬度、耐磨性、疲劳强度以及韧性等，从而满足各种机械零件和工具的不同使用要求。
也可以通过淬火满足某些特种钢材的铁磁性、耐蚀性等特殊的物理、化学性能。
钢件在有物态变化的淬火介质中冷却时，其冷却过出一般分为以下三个阶段：蒸汽膜阶段、沸腾阶段、对流阶段。
钢的^透性淬硬性和淬透性是表征钢材接受淬火能力大小的两项性能指标，它们也是选材、用材的重要依据。
1.淬硬性与淬透性的概念淬硬性是钢在理想条件下进行淬火硬化所能达到的最高硬度的能力。
决定钢淬硬性高低的主要因索是钢的含碳量，更确切地说是淬火加热时固溶在奥氏体中的含碳量，含碳量越离，钢的淬硬性也就越高。
而钢中合金元素对淬硬性的影响不大，但对钢的淬透性却有重大影响。
淬透性是指在规定条件下，决定钢材淬硬深度和硬度分布的特性。
即钢淬火时得到淬硬层深度大小的能力，它是钢材固有的一种属性。
淬透性实际上反映了钢在淬火时，奥氏体转变为马氏体的容易程度。
它主要和钢的过冷奥氏体的稳定性有关，或者说与钢的临界淬火冷却速度有关。
还应指出：必须把钢的淬透性和钢件在具体淬火条件下的有效淬硬深度区分开来。
钢的淬透性是钢材本身所固有的属性，它只取决于其本身的内部因素，而与外部因素无关；而钢的有效淬硬深度除取决于钢材的淬透性外，还与所采用的冷却介质、工件尺寸等外部因索有关，例如在同样奥氏体化的条件下，同一种钢的淬透性是相同的，但是水淬比油淬的有效淬硬深度大，小件比大件的有效淬硬深度大，这决不能说水淬比油淬的淬透性高。
也不能说小件比大件的淬透性高。
t10a钢淬火处理硬度
T10A钢淬火处理硬度简介T10A钢是一种高碳工具钢，其主要成分为碳、硅、锰、磷、硫等元素。
该钢具有优异的耐磨性、韧性和硬度，广泛应用于刀具、弹簧和机械零件等领域。
淬火处理是提高T10A钢硬度和强度的关键工艺之一。
本文将详细介绍T10A钢淬火处理的原理、工艺和影响因素，以及如何控制淬火硬度。
一、淬火处理原理淬火是指将材料快速冷却到室温以下，以改变其组织结构和性能的热处理过程。
T10A钢淬火处理的原理主要包括以下几个方面：1.相变：T10A钢经过淬火处理后，其中的奥氏体会发生相变，转变为马氏体。
马氏体是一种具有高硬度和脆性的组织，可以提高钢材的硬度和强度。
2.冷却速率：淬火处理中的冷却速率非常重要。
较快的冷却速率可以促使奥氏体尽可能多地转变为马氏体，从而提高硬度。
过慢的冷却速率会导致相变不完全，降低硬度。
3.残余应力：淬火过程中，由于快速冷却引起的相变，会产生残余应力。
适量的残余应力可以提高材料的强度，但过大的残余应力会导致材料变形和开裂。
二、淬火处理工艺T10A钢淬火处理的工艺通常包括以下几个步骤：1.加热：将T10A钢加热到适当的温度，使其达到奥氏体化区域。
通常，加热温度为800-850摄氏度。
2.保温：在加热到适当温度后，保持一定时间，使钢材的温度均匀分布，以便后续的淬火处理。
3.淬火：将加热保温后的钢材迅速冷却到室温以下。
常用的淬火介质包括水、油和盐等。
不同的淬火介质会影响淬火硬度和组织结构。
4.回火：淬火处理后的马氏体组织非常脆性，需要经过回火处理来降低脆性，提高韧性。
回火温度一般为150-300摄氏度，时间根据需要进行调整。
三、影响淬火硬度的因素T10A钢淬火硬度受多种因素的影响，主要包括以下几个方面：1.材料成分：T10A钢的碳含量较高，碳含量越高，淬火后的硬度越高。
同时，合理的合金元素添加也可以增加淬火硬度。
2.加热温度：加热温度的选择对淬火硬度有重要影响。
过高的加热温度会导致晶粒长大，降低硬度。
残余应力的产生与消除
残余应力的产生与消除残余应力的产生、释放与测量一、残余应力的产生产生残余应力的原因归结为三类：一是不均匀的塑性变形;二是不均匀的温度变化；三是不均匀的相变。
根据产生残余应力机理的不同，可将其分为热应力和组织应力，车轴热处理后的残余应力是热应力与组织应力的综合作用结果。
由于构件内、外部温度不均，引起材料的收缩与膨胀而产生的应力称为“热应力”。
热应力是由于快速冷却时工件截面温差造成的，淬火冷却速度与工件截面尺寸共同决定了热应力的大小。
在相同冷却介质的情况下，淬火加热温度越高、截面尺寸越大、钢材热导率和线膨胀系数越大，均能导致淬火件内外温差增大，热应力越大。
而加工过程中，由工件内外组织转变的时刻不同多引起的内应力成为“组织应力”。
淬火时，表层材料先于内部开始马氏体的相变，并引起体积膨胀，由于表层的体积膨胀受到未转变的心部的牵制，于是在试样表层产生压应力，心部产生拉应力。
随着冷却的进行，心部体积膨胀有收到表层的阻碍。
随着心部马氏体相变的体积效应逐渐增大，在某个瞬间组织应力状态暂时为零后，式样的组织应力发生反向，最终形成表层为拉应力而心部为压应力的应力状态。
组织应力大小与钢的含碳量、淬火件尺寸、在马氏体转变温度范围内的冷却速度、钢的导热性及淬透性、加热温度、保温时间等因素有关。
二、残余应力的释放针对工件的具体服役条件，采取一定的工艺措施，消除或降低对其使用性能不利的残余拉应力，有时还可以引入有益的残余压应力分布，这就是残余应力的调整问题。
通常调整残余应力的方法有：①自然时效把工件置于室外，经气候、温度的反复变化，在反复温度应力作用下，使残余应力松弛、尺寸精度获得稳定。
一般认为，经过一年自然时效的工件，残余应力仅下降2%～10%，但工件的松弛刚度得到了较大地提高，因而工件的尺寸稳定性很好。
但由于时效时间过长，一般不采用。
②热时效热时效是传统的时效方法，利用热处理中的退火技术，将工件加热到500～650℃进行较长时间的保温后再缓慢冷却至室温。
3Cr2Mo钢马氏体相变塑性及应力对其相变动力学的影响
力 屈 服 和 额 外 塑 性 变 形。 相 变 塑 性 最 常 用 的 是 tp Greenwood-Johnson 模型［2］ ， 即 ε = K珚 σf （ 2 － f ） ， 式中
tp 珚 K 是相变塑性模 ε 是相变塑性应 变， σ 是 等 效 应 力，
型参数， 它是应力状态的函数， 通常由实验测定， 并且 不同钢种和不同相变有不同规律 。 相关研究工作在 20 世纪 80 年代开始， 迄今已取 得了一些重 要 进 展 。 如 Denis 研 究 了 共 析 钢 在 冷 却 过程中的温度 -应力 -相 变 耦 合 关 系， 建立了应力对珠 光体和 马 氏 体 相 变 动 力 学 影 响 的 模 型 Taleb
Abstract ： Transformation plasticity and effects of stress on martensitic transformation kinetics in 3Cr2Mo steel were studied by dilatometric experiments under different applied tensile and compressive stress． Results show that transformation plasticity coefficient K in the Greenwood-Johnson model increases with increasing equivalent stress ， and the coefficient α in Koistinen-Marburger equation of martensitic which has no obvious relationship with the stress state． The M S temperature is in the range of 410transformation kinetics is about 0. 0236 ， 438 ℃ ， and increases with increase of equivalent stress． Key words ：3Cr2Mo steel ； martensitic transformation kinetics ； transformation plasticity ； transformation strain
热处理后的残余应力及其影响作用
热处理后的残余应力及其影响作用热处理残余应力是指工件经热处理后最终残存下来的应力,对工件的形状,尺寸和性能都有极为重要的影响。
当它超过材料的屈服强度时,便引起工件的变形,超过材料的强度极限时就会使工件开裂,这是它有害的一面,应当减少和消除。
但在一定条件下控制应力使之合理分布,就可以提高零件的机械性能和使用寿命,变有害为有利。
分析钢在热处理过程中应力的分布和变化规律,使之合理分布对提高产品质量有着深远的实际意义。
例如关于表层残余压应力的合理分布对零件使用寿命的影响问题已经引起了人们的广泛重视。
一、钢的热处理应力工件在加热和冷却过程中,由于表层和心部的冷却速度和时间的不一致,形成温差，就会导致体积膨胀和收缩不均而产生应力,即热应力。
在热应力的作用下,由于表层开始温度低于心部,收缩也大于心部而使心部受拉,当冷却结束时，由于心部最后冷却体积收缩不能自由进行而使表层受压心部受拉。
即在热应力的作用下最终使工件表层受压而心部受拉。
这种现象受到冷却速度,材料成分和热处理工艺等因素的影响。
当冷却速度愈快,含碳量和合金成分愈高,冷却过程中在热应力作用下产生的不均匀塑性变形愈大,最后形成的残余应力就愈大。
另一方面钢在热处理过程中由于组织的变化即奥氏体向马氏体转变时,因比容的增大会伴随工件体积的膨胀,工件各部位先后相变，造成体积长大不一致而产生组织应力。
组织应力变化的最终结果是表层受拉应力,心部受压应力,恰好与热应力相反。
组织应力的大小与工件在马氏体相变区的冷却速度,形状,材料的化学成分等因素有关。
实践证明,任何工件在热处理过程中,只要有相变,热应力和组织应力都会发生。
只不过热应力在组织转变以前就已经产生了，而组织应力则是在组织转变过程中产生的,在整个冷却过程中,热应力与组织应力综合作用的结果,就是工件中实际存在的应力。
这两种应力综合作用的结果是十分复杂的,受着许多因素的影响,如成分、形状、热处理工艺等。
就其发展过程来说只有两种类型,即热应力和组织应力,作用方向相反时二者抵消,作用方向相同时二者相互迭加。
铸件加工后变形原因分析【详解】
铸件的变形主要原因是钢中存在内应力或者外部施加的应力。
内应力是因温度分布不均匀或者相变所致，残余应力也是原因之一。
外应力引起的变形主要是由于工件自重而造成的“塌陷”，在特殊情况下也应考虑碰撞被加热的工件，或者夹持工具夹持所引起的凹陷等。
变形包括弹性变形和塑性变形两种。
尺寸变化主要是基于组织转变，故表现出同样的膨胀和收缩，但当工件上有孔穴或者复杂形状工件，则将导致附加的变形。
如果淬火形成大量马氏体则发生膨胀，如果产生大量残余奥氏体则相应的要收缩。
此外，回火时一般发生收缩，而出现二次硬化现象的合金钢则发生膨胀，如果进行深冷处理，则由于残余奥氏体的马氏体化而进一步膨胀，这些组织的比容都随着含碳量的增加而增大，故含碳量增加也使尺寸变化量增大。
二淬火变形的主要发生时段：1加热过程：工件在加热过程中，由于内应力逐渐释放而产生变形。
2保温过程：以自重塌陷变形为主，即塌陷弯曲。
3冷却过程：由于不均匀冷却和组织转变而至变形。
三加热与变形当加热大型工件时，存在残余应力或者加热不均匀，均可产生变形。
残余应力主要来源于加工过程。
当存在这些应力时，由于随着温度的升高，钢的屈服强度逐渐下降，即使加热很均匀，很轻微的应力也会导致变形。
一般，工件的外缘部位残余应力较高，当温度的上升从外部开始进行时，外缘部位变形较大，残余应力引起的变形包括弹性变形和塑性变形两种。
加热时产生的热应力和想变应力都是导致变形的原因。
加热速度越快、工件尺寸越大、截面变化越大，则加热变形越大。
热应力取决于温度的不均匀分布程度和温度梯度，它们都是导致热膨胀发生差异的原因。
如果热应力高于材料的高温屈服点，则引起塑性变形，这种塑性变形就表现为“变形”。
相变应力主要源于相变的不等时性，即材料一部分发生相变，而其它部分还未发生相变时产生的。
加热时材料的组织转变成奥氏体发生体积收缩时可出现塑性变形。
如果材料的各部分同时发生相同的组织转变，则不产生应力。
为此，缓慢加热可以适当降低加热变形，最好采用预热。
热处理淬火应力及其分布的影响因素
工件淬火时，热应力和组织应力都将在同一工件中发生，绝大多数情况下还同时发生。
例如普通钢件淬火时，从加热温度冷却至Ms点以前产生热应力，继续冷却时，热应力继续发生变化；但与此同时，由于发生奥氏体向马氏体转变，则还产生组织应力，因此，在实际工件上产生的应力应为热应力与组织应力这二者叠加的结果。
而热应力与组织应力二者的变化规律恰好相反，因此如何恰当利用其彼此相反的特性，以减少变形、开裂，是很重要的。
影响淬火应力的因素:1、含碳量的影响钢中含碳量增加，马氏体比体积增大，淬火后组织应力应增加。
但钢中（溶入奥氏体中）含碳量增加，使Ms下降，淬火后残余奥氏体量增加，因而组织应力下降。
综合这两方面的相反作用效果，随着含碳量增加，热应力作用逐渐减弱，组织应力逐渐增强。
随着含碳量的增加，表面压应力值逐渐减小，拉应力值逐渐增大，而且拉应力值的位置越来越靠近表面。
此外，随着含碳量的增加，孪晶型马氏体数量增多，马氏体生长过程中有裂纹存在，这些均将导致增大高碳钢淬裂倾向性。
2、合金元素的影响钢中加入合金元素后，其热导率下降，导致热应力和组织应力增加。
多数合金元素使Ms下降，这使热应力作用增强。
凡增加钢的淬透性的合金元素，在工件没有完全淬透的情况下，有增强组织应力的作用。
3、工件尺寸的影响工件尺寸大小对内应力分布的影响，有以下两种情况。
（1）完全淬透的情况。
工件尺寸大小主要影响淬火冷却过程中截面的温差，特别是在高温区工件表面与淬火介质温度差大，冷却快，而工件尺寸越大中心部位热量向表面的传导越慢，因而工件尺寸越大对高温区的温差影响越大。
因此可以推知，当工件直径较小时，温差较小，热应力作用较小，应力特征主要为组织应力型；而直径较大时，使高温区的温差影响突出，热应力作用增强，因而工件淬火应力变成热应力型。
（2）不完全淬透情况。
在工件没有完全淬透的情况下，除了前述的热应力和组织应力外，尚因表面淬硬部位是马氏体，未淬硬部位是非马氏体而产生组织不同情况。
消除残余应力的方法
消除残余应力的方法消除残余应力是指在材料或结构中消除由外力引起的剩余应力，主要通过热处理方法实现。
1. 淬火和回火：淬火是将材料快速冷却到室温以下，使其形成马氏体结构，从而产生较高的表面硬度和残余应力。
回火是将材料在较低温度下加热一段时间，然后冷却，以减轻残余应力。
淬火和回火可以有效地消除大部分残余应力，提高材料的强度和韧性。
2. 热拉伸：热拉伸是通过加热材料到高温，然后进行拉伸，再冷却，以消除残余应力。
热拉伸方法可以使材料在不引起形变的情况下，通过热膨胀来消除应力。
3. 冷加工：冷加工是指通过塑性变形来改变材料的结构和性能，以消除残余应力。
冷加工可以通过压下、弯曲、拉伸、轧制等方式进行，可以有效地减轻残余应力。
4. 喷丸处理：喷丸处理是通过高速飞沙或高压水流冲击材料表面，以消除表面残余应力。
喷丸处理可以有效地改善材料的表面质量和耐蚀性，并减轻残余应力。
5. 超声波处理：超声波处理是将超声波能量传输到材料中，通过超声波的机械振动作用消除残余应力。
超声波处理可以迅速、均匀地改变材料的结构和性能，从而消除残余应力。
6. 磁性退火：磁性退火是通过在材料中施加高频电磁场，使材料的分子磁化方向改变，从而消除残余应力。
磁性退火可以在材料表面产生逆磁场，从而减轻残余应力。
7. 残余应力分析：通过应力测量、有限元分析或光学方法来分析和识别残余应力的分布和特征，从而采取相应的消除措施。
残余应力分析可以帮助确定消除残余应力的最佳方法，并指导材料或结构的设计和制备。
总之，消除残余应力的方法多种多样，可以根据具体情况选择合适的方法。
热处理、热拉伸、冷加工、喷丸处理、超声波处理、磁性退火和残余应力分析是常用的方法，可以有效地消除残余应力，提高材料或结构的性能和可靠性。
马氏体 残余应力
马氏体残余应力马氏体是一种在钢材中形成的金属组织结构，它具有高度的强度和硬度。
然而，马氏体的形成也会导致残余应力的产生。
残余应力是指在材料中存在的一种内部应力状态，它不是由外部力引起的，而是由材料内部结构的变化引起的。
在钢材中，马氏体的形成是由于钢材经过淬火等热处理过程，使其组织结构发生变化。
在这个过程中，钢材的表面会迅速冷却，而内部仍处于高温状态，导致表面和内部之间形成温度梯度。
由于温度梯度的存在，马氏体在内部形成的速度比表面快，从而导致内部产生残余应力。
残余应力对钢材的性能和使用寿命有着重要影响。
首先，残余应力会导致钢材的变形和破裂风险增加。
由于马氏体形成时内外部温度差异引起的残余应力，会导致钢材在使用过程中出现变形和裂纹。
特别是在高温和高应力环境下，这种变形和裂纹的风险更加显著。
其次，残余应力还会降低钢材的疲劳寿命。
由于残余应力的存在，钢材在承受循环载荷时容易发生疲劳破坏，从而缩短了钢材的使用寿命。
为了减少马氏体形成引起的残余应力，可以采取一些措施。
首先，可以通过控制淬火过程中的冷却速率来减少残余应力的产生。
较慢的冷却速率可以使马氏体形成的速度相对均匀，减少了内外温度差异，从而降低了残余应力的大小。
其次，可以采用回火等热处理方法来减轻残余应力的影响。
回火过程中的加热和冷却可以使马氏体转变为其他组织结构，从而减少了残余应力的存在。
也可以通过表面处理来减少残余应力的产生。
例如，可以对钢材进行喷丸处理，通过高速喷射金属颗粒来改变钢材表面的形貌，从而减少马氏体形成时的温度梯度。
马氏体的形成会导致钢材中产生残余应力。
这种残余应力对钢材的性能和使用寿命有着不可忽视的影响。
为了减少残余应力的产生，可以采取控制淬火过程、回火处理、表面处理和机械加工等方法。
只有在合理控制残余应力的情况下，钢材才能发挥其最佳性能，提高使用寿命。
淬火和回火原理
淬火和回火原理淬火和回火是金属材料热处理过程中常用的两个工艺，它们具有重要的意义和作用。
下面将详细介绍淬火和回火的原理和过程。
一、淬火淬火是指将金属材料加热到适当温度，然后迅速冷却至室温或较低温度的热处理过程。
淬火主要通过改变材料组织结构和性能来达到增强材料硬度和强度的目的。
淬火原理包括以下几个方面：1.马氏体转变：金属材料在加热到一定温度时，会发生马氏体转变。
具体来说，当金属加热到淬火温度以上（通常为材料的临界温度），母体组织会发生相变，形成马氏体组织。
马氏体具有高硬度和脆性的特点，可以增强材料的硬度和强度。
2.残余应力：淬火过程中由于材料内部由于温度的突然变化，会形成内部应力。
这些残余应力能够增加材料的硬度和强度，但也容易导致材料脆性和开裂。
3.相变速率：淬火过程中冷却速率非常快，会影响相变的形态和组织结构。
冷却速率快，会产生较细小的马氏体组织，有利于提高材料的硬度和强度。
淬火工艺一般包括加热、保温、冷却三个阶段。
加热阶段是将材料加热到适当温度，使其达到马氏体转变的条件。
保温阶段是让材料在加热温度下保持一定时间，以保证组织改变的发生。
冷却阶段是将材料迅速冷却至室温或较低温度，使其形成马氏体组织。
二、回火回火是指将淬火后的材料加热到适当温度，然后缓慢冷却到室温的热处理过程。
回火主要是为了调整淬火后的硬度和强度，降低材料的脆性，并提高其韧性和可加工性。
回火原理包括以下几个方面：1.马氏体转变逆过程：回火过程中，马氏体组织会发生相变，部分马氏体转变为贝氏体和/或余氏体。
这些相变会导致材料硬度和强度的降低，同时增加材料的韧性和可塑性。
2.降低残余应力：回火过程中，由于温度变化较慢，能够缓解材料内部的残余应力，减少材料的脆性和开裂倾向。
3.组织恢复：回火过程中，材料的组织会发生恢复和再结晶，使其变得更加均匀和稳定。
这有利于提高材料的韧性和可加工性。
回火工艺一般包括加热、保温、冷却三个阶段。
加热阶段是将材料加热到适当温度，使其发生相变和组织改善。
热处理缺陷
热处理缺陷一、淬火裂纹（一）淬火裂纹的类型和特征1. 纵向裂纹：沿工件纵向分布，裂纹较深而长，一条或几条。
产生原因：完全淬透，温度升高，裂纹倾向增大，尺寸较长而形状复杂的工件易产生纵向裂纹2. 横向裂纹：裂纹垂直于轴向，断口形貌由中心向四周发散，易长生于尺寸较大的工件，由于内外层马氏体相变不同时，相变应力较大产生3. 表面裂纹：呈网状，深度较浅，高频或火焰淬火时，加热未达到奥氏体化温度就快冷火加热到临界温度以上后冷速慢4. 剥离裂纹：表面淬火工件，表面淬硬层剥落或化学热处理后沿扩散层出现的表面剥落称玻璃裂纹。
裂纹平行于工件表面，潜伏在表皮下。
5. 淬火裂纹微观特征：抛光态下，曲折刚直，多沿晶扩展，也有穿晶、混晶扩展，裂纹两侧无脱碳，断口上无氧化色，呈脆性沿晶或混晶断裂。
（二）淬火裂纹形成机理钢中奥氏体向马氏体转变时体积增大所产生的应力导致淬火裂纹。
当钢淬火冷却时，在首先达到M s点温度的工件外层率先形成马氏体，发生体积膨胀，产生应力，外表面的马氏体膨胀几乎不受限制。
继续冷却当靠近中心部位的材料到达M s点温度时，新生的马氏体膨胀收到早已形成的外层马氏体的限制，产生使表面张开的内应力。
当马氏体大量形成所产生的内应力大于零件外层淬火状态的马氏体强度时，便出现开裂。
（三）影响淬火裂纹的因素1. 钢的化学成分：含碳、铬、钼、磷高易引起裂纹2. 材料缺陷：发纹、气泡、碳化物偏析、非金属夹杂、过热、折叠、微裂纹等3. 钢件形状结构：截面急剧变化的工件，有尖角、缺口、孔洞、槽口、冲压标记、刻痕、加工刀痕等应力集中部位易发生。
4. 淬火前原始组织：球状珠光体比片状珠光体不易产生淬火裂纹，因球状珠光体淬成马氏体时其比容变化小、应力小5. 淬火温度淬火温度高易产生裂纹，奥氏体晶粒粗大，淬透性提高，淬裂倾向大。
淬火温度与淬火裂纹发生率之间有三种情况：1）对于小型零件，淬火温度高，淬火裂纹发生率高2）对于大型零件，淬火温度高，淬火裂纹发生率低3）对于中型零件，裂纹发生有个转变温度6. 冷却速度冷速快，使表面产生压应力，内层为张应力，这种应力不易产生裂纹，但冷到马氏体转变点以下时产生相变应力，表面为张应力，易产生淬火裂纹。
残余应力的产生
残余应力的产生残余应力的产生、影响及防控措施崔曙东摘要：对钢结构而言，残余应力的存在，是影响结构脆断、疲劳破损和结构稳定性降低的重要因素。
本文试图对残余应力的产生、对结构的影响和如何有效降低残余应力及影响作简单分析。
关键词：残余应力脆断疲劳破损刚度稳定性1引言钢结构自问世以来，由于其具备的强度高、自重轻、抗震性能好、、施工速度快、地基基础费用省、结构占用面积少、工业化程度高等一系列优点，钢结构在建筑领域被广泛应用。
但是，也不能否认，钢结构还存在着许多缺陷和隐患，例如稳定性从一开始就一直是钢结构中无法回避的问题，还有随着钢结构建筑的深入发展，脆断和疲劳破损等问题也越来越突出。
而上述的诸多问题，无一不与构件内部的残余应力存在密切联系，本文试图从实际出发，探讨残余应力的产生过程、对结构或构件的影响以及如何有效降低残余应力及影响。
多，计算残余应力又极为复杂，因此给残余应力的研究带来了许多困难，对焊接结构的残余应力研究就显得尤为重要。
[1]2.1.1沿焊缝轴线方向的纵向焊接残余应力施焊时，焊缝附近温度最高，在焊缝区以外，温度则急剧下降。
焊缝区受热而纵向膨胀，但这种膨胀因变形的平截面规律（变形前的平截面，变形后仍保持平面）而受到其相邻较低温度区的约束，使焊缝区产生纵向压应力。
由于钢材在高温时呈塑性状态（称为热塑状态），因而高温区这种压应力使焊缝区的钢材产生塑性压缩变形，这种塑性变形当温度下降、压应力消失时是不能恢复的。
在焊后的冷却过程中，如假设焊缝区金属能自由变形，冷却后钢材因已有塑性变形而不能恢复其原来长度。
事实上由于焊缝区与其邻近钢材是连续的，焊缝区因冷却产生的收缩变形又因平截面变形的平截面规律受到邻近低温区的钢材的约束，使焊缝区产生拉应力。
这个拉应力当焊件完全冷却后仍残留在焊缝区的钢材内，故名焊接残余应力，对于低合金钢材焊接后的残余应力常可达到其屈服点。
又因截面上残余应力必须自相平衡，焊缝区以外的钢材截面内必然有残余压应力。
20钢淬火后的组织
20钢淬火后的组织1.引言1.1 概述钢淬火是一种常见的热处理工艺，通过迅速冷却加热至适宜温度的钢材，可以使其达到更优异的材料性能。
钢在经过淬火过程后，其组织会发生一系列的变化，从而赋予钢材更高的强度和硬度。
钢淬火后的组织特点对于钢材的机械性能及应用领域具有重要的影响。
在钢淬火的过程中，钢材会经历相变过程。
当钢材加热至适宜的温度时，其中的晶粒会发生再结晶，从而消除了原有的晶界和位错。
然而，当钢材被迅速冷却时，晶界和位错会重新形成，导致了钢材的显微组织发生明显的变化。
钢淬火后的组织主要包括马氏体、残余奥氏体和贝氏体。
其中，马氏体是一种具有高硬度和脆性的组织，具有细小的晶粒尺寸和排列紧密的排列方式。
而残余奥氏体则是在淬火过程中无法完全转变为马氏体的氧化铁。
贝氏体是一种发生在钢材中的双相组织，由于其特殊的晶体结构，具有一定的韧性和强度。
钢淬火后的组织特点使得经过淬火的钢材具有了更高的强度、硬度和韧性。
这使得淬火后的钢材在许多领域有着广泛的应用。
例如，在汽车制造业中，高强度的钢材可以增加车身的稳定性和安全性。
在工具制造领域，淬火后的钢材能够提供更好的切削性能和耐磨性。
此外，钢淬火还在冶金学、航空航天和能源等领域中扮演着重要的角色。
综上所述，钢淬火后的组织特点对钢材的性能和应用具有重要的影响。
淬火后的钢材具有更高的强度、硬度和韧性，使其在各个领域中得到广泛应用。
钢淬火技术的研究和应用对于提升钢材性能、改善产品质量具有重要的意义。
1.2文章结构1.2 文章结构本文将按照以下方式组织和呈现钢淬火后的组织相关的内容：1.2.1 介绍钢淬火的定义和过程在这一部分，我们将首先对钢淬火进行定义和解释，明确其概念和基本原理。
然后，我们将详细介绍钢淬火的过程，包括准备工作、淬火方法和实施步骤等。
1.2.2 钢淬火后的组织变化在这一部分，我们将详细探讨钢淬火后的组织变化情况。
首先，我们将介绍钢材在淬火过程中的相变行为，包括奥氏体形成、马氏体转变等。
浅谈焊接过程中的焊接残余应力及其相关问题研究
浅谈焊接过程中的焊接残余应力及其相关问题研究摘要：在焊接过程中，由于加热和冷却循环作用的影响，极易造成焊接残余应力的产生。
本文就残余应力的产生原因及影响进行分析，希望对今后的建筑施工有所借鉴。
关键词：焊接；残余应力；焊接应力；影响Abstract: in the welding process, because heating and cooling cycle effects, is caused extremely easily welding residual stress of produce. This paper the residual stress causes and effects are analyzed, and the hope for future construction can draw lessons from it.Keywords: welding; Residual stress; The welding stress; influence一、引言在众多的能引起残余应力的因素中，焊接是非常重要的一种。
焊接是钢结构中的重要工艺，它运用加热或加压的手段将建筑部件有机地连接在一起或在其表面堆敷覆盖层的加工工艺，被广泛应用于航天、桥梁、压力容器等工业中。
焊接残余应力的产生会严重影响到钢结构制造过程本身和焊接结构的使用性能，直接影响到工程质量的优劣和结构的安全。
因此．应采取各种有效的措施减少焊接残余应力产生的危害。
二、焊接残余应力产生的原因在焊接过程中，由于受热不均匀，极易造成残余应力的产生。
如果按照发生源来分，焊接应力可以分为以下几种：一是直接应力。
直接应力是造成焊接残余应力的主要原因，这是由于在加热和冷却的时候温度不均匀造成的。
二是间接应力。
如果构件经过轧制或拉拔，就极易造成间接应力的产生。
这种残余应力在一定情况下容易叠加到焊接残余应力上面，焊接完毕后，在构件的冷却变形过程当中会加大残余应力的影响。
nie应力影响42CrMo钢马氏体相变的实验研究
相变塑性
两 大 理 论 机 制
Greenwood-Johnson机制： 相变塑性是由弱相的塑形变形产生的，其大 小取决于弱相的屈服强度和相变所产生的体 积膨胀。
Magee机制： 相变塑性是由新相在应力作用下生成时择优 取向所导致。
， ，
Leblond认为，宏观上的相变塑性是一个平均的结果或效应，因而对于 多数钢种均可以忽略取向的影响，取向效应在形状记忆合金的研究中考 虑得较多。对于大部分钢种的相变塑性问题，多采用GreenwoodJohnson机理。 目前计算相变塑性常采用的公式形式为：
tr
th
e
cp
tp
其中， 是径向总应变， 是相变变形引起的径向应变； 是热变形径向应变； 是弹性变形引起的径向应变； 是材 料发生经典塑性径向应变。
d d 0 e
th d d 0
d d 0
cp
实验结果
1.应力对42CrMo钢马氏体相变的影响 根据实验测量的CCT曲线，得到无应力下的马氏体相变开始温度为326℃， 然后依据转变曲线，回归出Koistinen-Marburger公式的相变动力学系数 。 所以42CrMo钢的相变动力学方程为：
p T 1 exp[0.01931 (326 T )]
d d0
total d d 0
total
d d d d d d0 d0 d0 d0 d0
tr d d 0
410 400 390 380
0.012
d/d
Ms (C)
200 300 400 500 600
应力诱导马氏体相变
应力诱导马氏体相变一、前言应力诱导马氏体相变是材料科学中的一个重要研究方向，它涉及到材料的力学性能、微观结构和组织演化等多个方面。
本文将从以下几个方面对应力诱导马氏体相变进行详细介绍。
二、什么是应力诱导马氏体相变1. 马氏体相变的基本概念马氏体相变是指当固态合金受到外界刺激（如温度、应力等）时，其微观组织会发生改变，从而引起宏观性能的变化。
其中最为典型的就是钢铁材料中的马氏体相变。
2. 应力诱导马氏体相变的定义应力诱导马氏体相变是指在固态合金受到外界应力作用下，其微观组织发生改变，从而引起宏观性能的改善。
这种现象主要表现在高强度钢铁材料中，通过施加压缩或拉伸等载荷来引起马氏体相变，从而提高其强度和韧性。
三、应力诱导马氏体相变的机理1. 马氏体相变的基本机理马氏体相变的基本机理是通过固态合金中的奥氏体晶粒在受到外界刺激时发生相变，从而转化为马氏体晶粒。
这种相变是由于奥氏体晶格中的一部分原子在受到外界刺激时发生位错滑移和扭曲，导致其内部结构发生改变，从而引起相变。
2. 应力诱导马氏体相变的机理应力诱导马氏体相变是通过施加外界应力作用来改变固态合金中的奥氏体晶粒结构，从而引起马氏体相变。
具体来说，当固态合金受到压缩或拉伸等载荷时，其内部奥氏体晶粒会发生位错滑移和扭曲，从而引起其内部结构的改变。
这种结构改变会导致奥氏体晶格中的一部分原子重新排列，最终形成新的马氏体晶粒。
四、应力诱导马氏体相变对材料性能的影响1. 强度提高应力诱导马氏体相变可以使固态合金中的马氏体晶粒数量增加，从而提高其强度。
同时，马氏体晶粒的形态也会发生改变，从而提高其抗拉强度和屈服强度等力学性能。
2. 韧性提高应力诱导马氏体相变可以使固态合金中的奥氏体晶粒结构发生改变，从而改善其韧性。
具体来说，马氏体晶粒的形态和分布会影响材料的断裂行为和断裂韧性等性能。
3. 疲劳寿命提高应力诱导马氏体相变可以使固态合金中的微观结构发生改变，从而提高其疲劳寿命。
切削加工中残余应力产生的原因及影响残余应力的因素
切削加工中残余应力产生的原因及影响残余应力的因素什么是残余应力？残余应力是指在没有外力作用的情况下，在物体内保持平衡而存留的应力。
残余应力分为残余拉应力（+σ）和残余压应力(-σ)。
为了区别表层的残余应力与物体内层金属中的残余应力，因此表层残余应力的符号相反。
切削加工后的已加工表面常有残余应力。
关于残余应力的发生机理，从理论上定量分析目前还存在一些困难，以下仅从概念上来定性分析残余应力的产生原因。
1．机械应力引起的塑性变形切削过程中，切削刃前方的晶粒一部分随切屑流出，另一部分留在已加工表面上；在分离处的水平方向，晶粒受压；而在垂直方向则晶粒受拉，故形成残余拉应力。
另外，在已加工表面形成过程中，刀具的后刀面与已加工表面产生很大的挤压与摩擦，使表层金属产生拉伸塑性变形；刀具离开后，在里层金属作用下，表层金属产生残余压应力。
2．热应力引起的塑性变形切削时，由于强烈的塑性变形与摩擦，使已加工表面层的温度很高，而里层温度很低，形成不均匀的温度分布。
因此，温度高的表层，体积膨胀，将受到里层金属的阻碍，从而使表层金属产生热应力。
当热应力超过材料的屈服极限时，将使表层金属产生压缩塑性变形。
切削后冷却至室温时，表层金属体积的收缩又受到里层金属的牵制．因而使表层金属产生残余拉应力。
3．相变引起的体积变比切削时，若表层温度大于相变温度，则表层组织可能发生相变。
由于各种金相组织的体积不同，从而产生残余应力。
如高速切削碳钢时，刀具与工件接触区的温度可达600～800℃；而碳钢在720℃发生相变，形成奥氏体，冷却后变为马氏体。
由于马氏体的体积比奥氏体大，因而表层金属膨胀，但受到里层金属的阻碍，从而使表层产生残余压应力，里层产生残余拉应力。
当加工淬火钢时，若表层金属产生退火，则马氏体转变为屈氏体或索氏体，因而表层体积缩小；但受到里层金属的牵制，从而使表层产生残余拉应力。
已加工表面层内呈现的残余应力是上述诸原因所导致残余应力的综合结果，而最后已加工表面层内残余应力的大小及符号，则由其中起主导作用的因素所决定。