热处理后的残余应力及其影响作用
不锈钢 热处理后 残余应力
不锈钢热处理后残余应力不锈钢是一种具有良好耐腐蚀性能的金属材料，广泛应用于各个领域。
然而，在一些特定条件下，不锈钢可能会出现残余应力的问题。
残余应力是指在材料内部存在的无外力作用下的应力状态。
热处理是一种常用的方法，用于改变不锈钢的组织结构和性能，然而它也可能引起残余应力的产生。
热处理过程中，不锈钢材料经过加热、保温和冷却等工艺步骤，以改变其晶粒尺寸、晶体结构和相变等。
这些变化会导致材料内部出现应力分布的不均匀性，从而形成残余应力。
残余应力的大小和分布与热处理工艺参数、材料本身的性质以及冷却速度等因素密切相关。
残余应力对不锈钢的性能和使用寿命有着重要的影响。
首先，残余应力可能导致不锈钢材料的变形和破裂。
当应力超过材料的强度极限时，就会引起塑性变形或断裂。
其次，残余应力还会影响不锈钢的耐腐蚀性能。
高应力状态下的不锈钢更容易受到腐蚀和应力腐蚀开裂的影响，从而降低了其使用寿命。
为了解决不锈钢热处理后的残余应力问题，可以采取以下措施。
首先，调整热处理工艺参数。
通过改变加热温度、保温时间和冷却速度等参数，可以控制不锈钢的组织结构和残余应力的分布。
其次，采用适当的冷却介质。
选择合适的冷却介质可以调节冷却速度，从而影响残余应力的大小和分布。
此外，还可以进行后续的应力释放处理，如退火或回火，以减小不锈钢的残余应力。
除了热处理工艺参数的调整外，还可以通过改变不锈钢的材料组成和结构设计来减小残余应力的产生。
合理选择合金元素的含量和添加方式，可以改善不锈钢的组织结构和力学性能，从而减小残余应力的大小。
此外，在结构设计上采用合理的几何形状和连接方式，也可以降低残余应力的产生。
不锈钢热处理后的残余应力是一个需要重视的问题。
合理调整热处理工艺参数、选择适当的冷却介质、进行后续的应力释放处理以及优化材料组成和结构设计等措施，可以有效减小残余应力的大小和分布，提高不锈钢的性能和使用寿命。
在实际应用中，需要根据具体情况进行综合考虑和选择，以确保不锈钢材料的稳定性和可靠性。
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。
(完整版)残余应力
残余应力（Residual Stress）消除外力或不均匀的温度场等作用后仍留在物体内的自相平衡的内应力。
机械加工和强化工艺都能引起残余应力。
如冷拉、弯曲、切削加工、滚压、喷丸、铸造、锻压、焊接和金属热处理等，因不均匀塑性变形或相变都可能引起残余应力。
残余应力一般是有害的，如零件在不适当的热处理、焊接或切削加工后，残余应力会引起零件发生翘曲或扭曲变形，甚至开裂。
或经淬火、磨削后表面会出现裂纹。
残余应力的存在有时不会立即表现为缺陷，而当零件在工作中因工作应力与残余应力的叠加，使总应力超过强度极限时，便出现裂纹和断裂。
零件的残余应力大部分都可通过适当的热处理消除。
残余应力有时也有有益的方而，它可以被控制用来提高零件的疲劳强度和耐磨性能。
[1]工件在制造过程中，将受到来自各种工艺等因素的作用与影响；当这些因素消失之后，若构件所受到的上述作用与影响不能随之而完全消失，仍有部分作用与影响残留在构件内，则这种残留的作用与影响。
也称残余应力。
残余应力是当物体没有外部因素作用时，在物体内部保持平衡而存在的应力。
凡是没有外部作用，物体内部保持自相平衡的应力，称为物体的固有应力，或称为初应力，亦称为内应力。
测试仪器编辑残余应力分析仪其原理是基于著名的布拉格方程2dsinθ=nλ ：即一定波长的X射线照射到晶体材料上，相邻两个原子面衍射时的X射线光程差正好是波长的整数倍。
通过测量衍射角变化Δθ从而得到晶格间距变化Δd，根据胡克定律和弹性力学原理，计算出材料的残余应力。
应力方程根据弹性力学理论, 在宏观各向同性晶体材料上角度φ和ψ（见图1）方向的应变可以用如下方程表述：（图1）正应力和剪切应力应力分量σφ和τφ为方向Sφ上正应力和剪切应力：含剪切应力的应力方程和曲线如果在垂直于试样表面上的平面上有剪应力存在（τ13≠0和/或τ23≠0），则εφψ与sin2ψ的函数关系是一个椭圆曲线，在ψ> 0和ψ<0是图形显示为“ψ分叉”（见图3）。
热处理应力及其影响
热处理应力及其影响热处理残余力就是指工件经热处理后最终残存下来得应力，对工件得形状, ;尺寸与性能都有极为重要得影响。
当它超过材料得屈服强度时， ;便引起工件得变形,超过材料得强度极限时就会使工件开裂,这就是它有害得一面,应当减少与消除。
但在一定条件下控制应力使之合理分布,就可以提高零件得机械性能与使用寿命,变有害为有利。
分析钢在热处理过程中应力得分布与变化规律,使之合理分布对提高产品质量有着深远得实际意义.例如关于表层残余压应力得合理分布对零件使用寿命得影响问题已经引起了人们得广泛重视。
一、钢得热处理应力工件在加热与冷却过程中，由于表层与心部得冷却速度与时间得不一致,形成温差,就会导致体积膨胀与收缩不均而产生应力,即热应力。
在热应力得作用下,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。
即在热应力得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,材料成分与热处理工艺等因素得影响。
当冷却速度愈快，含碳量与合金成分愈高,冷却过程中在热应力作用下产生得不均匀塑性变形愈大,最后形成得残余应力就愈大。
另一方面钢在热处理过程中由于组织得变化即奥氏体向马氏体转变时,因比容得增大会伴随工件体积得膨胀，；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。
组织应力变化得最终结果就是表层受拉应力，心部受压应力，恰好与热应力相反。
组织应力得大小与工件在马氏体相变区得冷却速度,形状，材料得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，热应力与组织应力都会发生. ;只不过热应力在组织转变以前就已经产生了,而组织应力则就是在组织转变过程中产生得,在整个冷却过程中，热应力与组织应力综合作用得结果, ;就就是工件中实际存在得应力。
这两种应力综合作用得结果就是十分复杂得,受着许多因素得影响,如成分、形状、热处理工艺等。
球罐焊接后热处理对残余应力的影响
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球罐 焊接 后热处理对残余应 力的影响
Ｔｈ ｎ ｕ ｎ ｅ ｏ ｏ ｔ ｗｅｄ Ｈｅ ｔＴｒ ａ ｍ ｅ ｔｏ ｐ ｅ ｉ ａ ａ ｋ ｎ Ｒｅ ｉ ｕ ｌＳ ｒ ｓ ｅ Ｉ ｆ ｅ ｃ ｆＰ ｓ． ｌ ａ ｅ ｔ ｎ ｆ Ｓ ｈ ｒｃ ｌＴ ｎ ｓ ｏ ｓｄ ａ ｔ ｅ ｓ ｌ ．
果 有 着 很 重 要 的 影 响 。 对 ０ Ｍｎ ｉ Ｖ Ｒ钢 的 大量 试 验 结 果 表 明 ， ７ ＮＭｏ Ｄ ２３小结 ． （ ） 处 理 过 程 中 ， 温 温 度 及 温 差 控 制 范 围 的 选 择 对 于 热 处 １热 保 热 处理 温度 超 过 ６ ０Ｃ ， 着 保 温 时 间 的 延 长 ， 焊 接 接 头 冲 击韧 ０ ￣时 随 其 性有下降的趋势。 当温度低于 ５０ 而 ５ ％时 ， 残余应力的消除效果又 不 理 最 终 效 果 有 着 很 重 要 的 影 响 。 结 合 相 关 的 国 家 标 准 和 ２ 够 理 想 。 合 大 庆 １０ 结 ５ ０立 方米 乙烯 球 罐 的热 处 理 规 范 （７ ＿５ ） ０ Ｍｎ ｉ Ｖ Ｒ钢 的特 点 ，制定 出整体热 处理 的规 范 。（ ）利用 ５ ０ ０ ， ７ ＮＭｏ Ｄ ＋２ ℃ 考 虑到 实际 温 度 即使 达 到 ５ ０ ，对 接 头 力 学 性 能 也 不 会 产 生 明显 Ｓ Ｓ Ｌ ９℃ Ｙ ＷＥ Ｄ工程 有限元分析程序 ， 结合热弹塑性理论 ， 考虑 了温度场 的影响。因此将整体热处理规范规定为 ５ ０ ２ ￣ 。 ７ ＋ ０Ｃ 和组织 转变场 的影 响 ， 过三场耦合 的有限 元计 算 ， 通 实现了对焊后 热 处 理 残 余 应 力 分 布 的 计 算 。 ３ 应 用 有 限元 方 法 ， （） 能够 得 到 焊 后 热 ２ 焊后 热 处 理 的 数 值 模 拟 ２１温 度场 的模 拟 ． 处理对焊后残余应力 分布 的影口 规律。计算结 果表明 ， 向 经过热 处理 等 ０ Ｍ ａ左 右 ， 到 焊 后 状 态 的 一 不 焊 后 热 处理 是 将 焊 后 的 整 个 结 构 按 一 定 的 加 热 速 度 加 热 到 后 ， 效 残 余 应 力 的 峰值 降 低 到 ２ ０ Ｐ ５ ０Ｃ Ａ ０ ￣— 的 温度 ， 保 温 一 段 时 间 ， 变形 金属 再 结 晶 形 成 新 的等 半 ， 除残 余 应 力效 果 明显 。 并 使 消 轴 晶 粒 ， 种 晶 体 缺 陷 基 本 消 除 ， 属 强 度 降低 ， 性 提 高 ， 焊 接 各 金 韧 使 ３ 不 同工 艺 参 数 和 预 热 温 度 对 残 余 应 力 的 影 响 残 余 应 力 得 到 松 弛 、 放 而 消 除 。 为 了达 到 热 处理 过程 温 度 场 的 准 释 采 用 Ｓ Ｓ Ｌ 工 程 有 限元 分 析 软 件 ， 五 组 参 数 下 乙烯 球 罐 Ｙ ＷＥ Ｄ 对 分析 了不 同焊 接工 艺参 数 和 预 热 温 度 对 确 模 拟 ， 将 热 处 理 过 程 分 为 五 个 阶 段 ： ３ ０ 、０ ～ ５ ℃ 、５ ～ 用 钢 的 焊 接 过 程 进 行 模 拟 ， ～ ０ ℃ ３ ０ ５ ０ ５０ ５ ０ 保 温 阶 段 ）５ ０ ３０ 、０ ℃一 ９ ℃（ 、 ９ ０ ℃ ３ ０ 。针 对 各 阶 段 不 同 的升 温 降 温 残余应力分布的影响 ， 为实际工程 中工艺参数 的选 择和 优化提供 了 速度 ，通过 Ｓ Ｓ Ｌ Ｙ ＷＥ Ｄ工程 有限元软件计算求 出各阶段 的热源 ， 再 理 论依 据 。 将 此热 源加 载到模型上并开 始模拟计算 ，就 达到温 度场 的准确模 ３１不同工艺参数和预 热下的残 余应力分布 ． 拟 。 从 数 值模 拟 的 温度 变化 曲线 可 以看 出 ， 阶 段 的 温度 控 制 满 足 各 分析不同工艺参 数和预 热温度 下的残余应力状态 ， 按照与前面 前 面 的焊 后 热 处 理 规 范 ， 温 阶段 开 始 时 ， 头 各 部 位 温 度 均 达 到 相 同的方式 沿厚 度 方向选取八个层面 。不 同工 艺参 数和预热 温度 保 接 ５ ０ 。 余 各 组 试 验 焊 后 热 处理 的 热循 环 曲 线 与 此类 似 ， 处 不 一 下 ， ６％ 其 此 等效残余应力峰值沿着厚度 方向， 其最 大值位于焊接接头 内部 ， 列出。 外 表 面 残 余 应 力 峰值 最 低 ， 内表 面 残 余 应 力 峰 值 较 高 。 利 用 一 次 回 ２ ． 力 场 的模 拟 ２应 归 分析 的 方 法 ， 到 热 影 响 区 残 余 应 力 峰 值 和 焊 缝 区残 余应 力 峰值 得 将焊 后 的残 余 应 力 场 分 布 作 为 初 始 状 态 导 入 模 型 中 ， 从 记 录 的编码 因子 方程 分别见公 式（ ） 再 Ｉ 和公式（ ： ２） 温 度 变 化 的历 史 文件 中读 取 各 节 点 的 温 度 数 据 并 作 为 载 荷 加 载 到 ｃｔ＝ ５ ． ５ — ．０ ２ ｌ ０２ ０ ｘ ｒ￣ ６ ２ ０ ３ ６１ ４ ｘ 一 ． ９ ２ ｒ ｚ ４ ４ （ ） １ 模型上， 结合热弹塑性理 论， 考虑温度 场和组织 转变场的影响 ， 实现 式 （ ） 置 信 度 ：９ 方差 ：２８ 。 １的 ９ ％ １ ．１ 焊 后 热 处理 过 程 中残 余 应 力 分 布 的计 算 。 了研 究热 处理 后 残 余 应 为 ￣ ＝ ３ ．�
残余应力对材料性能影响研究
残余应力对材料性能影响研究残余应力是指材料在加工或热处理过程中产生的内部应力，在材料表面或体内存在的应力状态。
这些应力可能是由于非均匀塑性变形引起的，也可能是由于热膨胀不匹配引起的。
残余应力对材料的性能具有重要影响，本文将就残余应力对材料性能的影响进行研究。
首先，残余应力会影响材料的力学性能。
应力会影响材料的硬度、强度和塑性等力学性能。
过高的残余应力会导致材料的脆性增加，从而降低材料的韧性和延展性。
另外，在材料受到外部载荷时，残余应力会与外部应力叠加，可能导致材料的疲劳寿命降低或产生裂纹扩展的敏感性增加。
其次，残余应力对材料的腐蚀性能也有重要影响。
应力状态会影响材料表面的氧化和电化学反应过程，从而改变材料的耐蚀性能。
过高的残余应力会导致材料表面的缺陷或裂纹，从而加速腐蚀的发生。
此外，残余应力还会影响腐蚀介质在材料表面的扩散速率，从而改变腐蚀的发展速度。
此外，残余应力还会对材料的热性能产生影响。
由于应力的存在，材料在加热或冷却过程中的热膨胀系数可能会发生变化，导致热膨胀不匹配引起的应力累积。
这可能导致材料的热膨胀不均匀，从而引起热裂缝或变形。
因此，在设计高温材料时，需要考虑残余应力对材料的热膨胀性能的影响。
最后，残余应力还会对材料的电子性能产生影响。
应力状态可能改变材料的电子结构和载流子传输性质，从而影响电学性能。
例如，残余应力可能导致材料的载流子浓度发生变化，从而改变其导电性能。
此外，应力还可能引起结晶格的畸变，进而改变材料的能带结构和禁带宽度，影响光电性能。
总的来说，残余应力对材料性能的影响是多方面的。
它可以影响材料的力学性能、腐蚀性能、热性能和电子性能等。
因此，在材料设计和工程应用中，需要考虑残余应力对材料性能的影响，并采取相应的措施进行处理，以提高材料的性能和寿命。
同时，残余应力的测量和分析也是重要的研究方向，可以帮助了解材料加工和热处理过程中应力的分布和演化规律，为材料性能的优化提供指导。
热处理 残余应力
热处理残余应力热处理是一种常见的金属加工工艺，它通过加热和冷却的方式，改变材料的组织结构和性能，从而达到增强材料硬度、强度和韧性等目的。
然而，在热处理过程中，由于温度变化、热应力、冷却速率等因素的影响，材料内部会产生残余应力，这种应力可能会对材料的性能和使用寿命产生不利影响。
本文将从热处理残余应力的形成机理、影响因素、测试方法和解决措施等方面进行探讨。
一、热处理残余应力的形成机理热处理残余应力是指在材料经过热处理后，由于内部温度变化不均匀、热应力和冷却速率等因素的影响，导致材料内部产生的一种应力状态。
这种应力不会消失，而是会一直存在于材料内部，直到外力作用下才会释放。
其形成机理主要包括以下几个方面：1. 热膨胀效应在热处理过程中，材料内部温度升高，导致材料体积膨胀，形成内部应力。
当材料冷却时，由于内部温度不均匀，不同部位的膨胀程度也不同，从而产生残余应力。
2. 热应力效应当材料被加热时，由于不同部位的温度升高速度不同，导致不同部位的线膨胀系数不同，从而产生热应力。
当材料冷却时，由于内部温度分布不均匀，这种应力会转化为残余应力。
3. 冷却速率效应在热处理过程中，冷却速率也会影响材料的残余应力。
当冷却速率较快时，材料内部的热应力会更大，残余应力也会更大。
二、热处理残余应力的影响因素热处理残余应力的大小和分布情况受多种因素的影响，主要包括以下几个方面：1. 材料的性质不同材料的热膨胀系数、热导率、热容等性质不同，这些性质会影响材料在热处理过程中的温度分布和残余应力大小。
2. 热处理工艺参数热处理工艺参数，如加热温度、保温时间、冷却速率等，会影响材料的温度分布和残余应力大小。
3. 加工工艺材料在加工过程中可能会产生残余应力，这些应力可能会在热处理过程中被激发，从而增加热处理残余应力的大小。
4. 热处理设备热处理设备的性能和精度也会影响热处理残余应力的大小和分布情况。
三、热处理残余应力的测试方法热处理残余应力的测试方法主要包括以下几种：1. X射线衍射法X射线衍射法可以通过测量材料中的晶格应变来计算残余应力大小和分布情况。
铍青铜的热处理及热处理的应力和影响
铍青铜的热处理铍青铜是一种用途极广的沉淀硬化型合金。
经固溶及时效处理后，强度可达1250-1500MPa(1250-1500公斤)。
其热处理特点是：固溶处理后具有良好的塑性，可进行冷加工变形。
但再进行时效处理后，却具有极好的弹性极限，同时硬度、强度也得到提高。
（1）铍青铜的固溶处理一般固溶处理的加热温度在780-820℃之间，对用作弹性元件的材料，采用760-780℃，主要是防止晶粒粗大影响强度。
固溶处理炉温均匀度应严格控制在±5℃。
保温时间一般可按1小时/25mm计算，铍青铜在空气或氧化性气氛中进行固溶加热处理时，表面会形成氧化膜。
虽然对时效强化后的力学性能影响不大，但会影响其冷加工时工模具的使用寿命。
为避免氧化应在真空炉或氨分解、惰性气体、还原性气氛（如氢气、一氧化碳等）中加热，从而获得光亮的热处理效果。
此外，还要注意尽量缩短转移时间（此淬水时），否则会影响时效后的机械性能。
薄形材料不得超过3秒,一般零件不超过5秒。
淬火介质一般采用水（无加热的要求），当然形状复杂的零件为了避免变形也可采用油。
（2）铍青铜的时效处理铍青铜的时效温度与Be的含量有关，含Be小于2.1%的合金均宜进行时效处理。
对于Be大于 1.7%的合金，最佳时效温度为300-330℃，保温时间1-3小时（根据零件形状及厚度）。
Be低于0.5%的高导电性电极合金，由于溶点升高，最佳时效温度为450-480℃，保温时间1-3小时。
近年来还发展出了双级和多级时效，即先在高温短时时效，而后在低温下长时间保温时效，这样做的优点是性能提高但变形量减小。
为了提高铍青铜时效后的尺寸精度，可采用夹具夹持进行时效，有时还可采用两段分开时效处理。
（3）铍青铜的去应力处理铍青铜去应力退火温度为150-200℃，保温时间1-1.5小时，可用于消除因金属切削加工、校直处理、冷成形等产生的残余应力，稳定零件在长期使用时的形状及尺寸精度。
热处理应力及其影响热处理残余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,&127;尺寸和性能都有极为重要的影响。
大锻件热处理残余应力及其对微孔隙周围氢聚集的影响
大锻件 热处理残余应 力及其对微 孑 Ｌ 隙周 围氢聚集 的影响
范俊锴 ，杜 风山 ’ ，刘 才 ，黄华贵
（ １ ．燕山大学 国家冷轧板 带装备及工艺工程技术研 究中心，河北 秦皇岛 ０ ６ ６ ０ ０ ４ ：２ ．燕山大学 亚稳材料制备
技 术 与科 学 国 家重 点 实验 室 ，河 北 秦 皇 岛 ０ ６ ６ ０ ０ ４ ）
鸣等 ” 利 用有 限元法 对钢丝冷拔残 余应力应 变进
重 点。张海 采用 Ｘ 应力分析法 和大截面试样 的
行 了分析 ， 并在 此基础上计算 了应力应变 同时诱导
逐 层剥 离法 系统 地研 究 了大锻 件热 处 理残 余应 力
的形成 、沿 截面 分布 和 回火 时 的变 化 规律 ；杜 凤 山、黄华 贵等 Ｈ 采用 有 限元法对 大锻件 的喷雾 冷
中图分类号 ：Ｔ Ｇ３ １ ６ ． １ ９ ２
文献标识码 ：Ａ
Ｄ ＯＩ ：１ ０ ． ３ ９ ６ ９ ￣ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ ７ － ７ ９ １ Ｘ． ２ ０ １ ３ ． ０ ４ ． ０ ０ ６
０ 引言
大 型锻件是指大 型发 电装备 （ 火 电、核 电、水 电）发 电机转 子 、大型 冶金装备 中锻钢 支承辊等 ，
第３ ７卷 第 ４期
２ ０ １ ３年 ７月
燕 山大 学 学 报
Ｊ ｏ ｕ ｎａ ｒ ｌ ｏ ｆ Ｙａ ｎｓ ｈ ａ ｎ Ｕ ｎｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ
Ｖｏ１ ．３７ Ｎ Ｏ．４ Ｊ ｕｌ ｙ ２ ０１ ３
文章编号：１ ０ ０ ７ — ７ ９ １ Ｘ（ ２ ０ １ ３ ）０ ４ － ０ ３ ２ ６ — ０ ７
摘 要 ：采 用 有 限 元 软件 ＤＥ Ｆ ＯＲ Ｍ 对大型 Ｃ ｒ ５ 支 承 辊 锻 件 在 热 处理 过 程 中 的组 织转 变 和 残 余 应 力 进行 了模 拟 分 析 ，结 果 表 明在 热 处 理 结 束后 锻 件 内部 存 在 着 较 大 的残 余 应 力 ，沿 锻 件 的 径 向残 余 应 力 的应 力 幅值 和 应 力 方 向发 生 了剧 烈 的变 化 。 在 己 知锻 件 残 余 应 力 的 基 础 上 ，根 据 应 力 条 件 下 氢 扩 散 的 上坡 效 应 ，研 究 了 锻 件 内不 同 位 置和 不 同形 态 微 孔 隙 周 围 的氢 聚 集 现 象 ，分 析 结 果 证 明 了热 处 理 残 余 应 力 对 白点萌 生 的重 要 影 响 ， 为进 一 步 研 究大 锻 件 内部 白点 的 萌生 扩 展 机 理 提 供 了 基础 。 关键 词 ：热 处 理 ； 残余 应 力 ；微 孔 隙 ； 氢 聚 制 的一 个
解释钢材中残余应力的特点,以及对构件强度和刚度的影响。
解释钢材中残余应力的特点,以及对构件强度和刚度的影响。
钢材中残余应力的特点，以及对构件强度和刚度的影响
钢材工程中残余应力是一个重要的概念，它不仅会对构件的强度
和刚度产生影响，还可能导致断裂等严重的破坏。
因此，本文将介绍
残余应力的特点，以及它对构件强度和刚度的影响。
首先，什么是残余应力？残余应力是指在制造过程中产生的应力，这些应力不会随着外力的改变而改变。
它是一种被冻结在构件中的应力，必须在构件加工、装配和使用过程中克服。
通常，残余应力主要由焊接、冷变形、冲压等工艺产生，也可能由外部激励而产生，如热
处理、局部强度和磨损等。
其次，残余应力的形式有哪些？残余应力可以分为拉应力和剪应
力两大类。
拉应力是指对构件所施加的垂直细节，其强度大小与深度
成正比。
而剪应力是指构件轴向断面上所施加的外力，其强度大小与
断面宽度成正比。
最后，残余应力会对构件强度和刚度造成怎样的影响？首先，残
余应力会影响构件的强度。
当残余应力增加时，构件容易发生裂纹，而构件的强度也会随之下降。
此外，残余应力也会影响构件的刚度。
当残余应力超出构件的强度限制时，构件容易发生变形，从而影响刚度。
总之，残余应力是一个重要概念，它不仅会对构件的强度和刚度
产生影响，还可能导致断裂等严重的破坏。
因此，在开展工程项目时，
应重视残余应力的管理和控制，从而确保工程项目的安全和高效。
焊接后热处理技术及焊接残余应力的影响
当结构 受 到 一定 承 载力 之 后 ， 会 表现 出充 足 的 塑性 变 形能 力 。随着 荷载 力 的 大 幅度增 加 ， 此 时 屈服 强度 的区域 应 力 也有
１ 影响焊 接残余 应 力 的主要 因素
１ ． １ 焊 接原 材料 的影 响
随着 原 材 料 的熔 化 温度 变 化 ， 焊接 的残余 应 力 也会 相 应 发 生 变化 。 其温 度越 高 、残余 应 力 就越 大 。 同时 ， 对 残余 应 力 大 小 的 影 响 因 素还 包 括 ： 线 膨 胀 系 数 、屈 服 强 度 、弹性 模 量 等 。 原 材料 的 种类 不 同 ，由此 产生 的 变化 也有 所 区别 。当膨 胀 系 数 处 于高 温 条件下 ， 其 温度 就会 持续 上升 ， 此 时为 线性 增加 状态 ； 屈 服强 度 、弹性模 量 等 都会 随着 原材 料类 型 的不 同而 表现 出不
２ ． １ 降低 焊接 结构 的静 力强度
接工 艺 作 为现 代工 艺 中一项 常 用 的技 术 ， 其 在材 料 、技 术 等方 面都 有 着 较高 的 消耗 ， 一直 以来 都是 高耗 能 行业 ， 基 于此 ， 必 须 要 注重对 焊接 工艺 的科 学处 理 ， 才能实 现 能源 的节约 。
２ ． ２ 削弱 焊接 结构 的疲 劳强度
当处 于循 环 性 的荷 载作 用 下 ， 如 果存 在一 定 的 焊接 残 余应 力 ， 那么 应 力 循 环 过 程可 能 出现偏 移 ， 此时 平 均值 发生 变 化 ，
而 幅值则 保 持 不变 。此 时 ， 平 均 值 与极 限 幅值之 间 具有 反 比例 关 系。 因此 ， 拉 伸 焊 接 的参 与应 力 集 中在 应力 产生 的部 位 ， 削
残余应力的概念
残余应力的概念残余应力是指材料在加工、热处理或使用过程中，由于内部应力分布不均匀而形成的一种应力状态。
这种应力状态不会随着外力的消失而完全消失，而是留下一定的应力残留在材料中。
残余应力的存在会对材料的性能和寿命产生重要影响。
一、残余应力的形成原因1. 加工应力：在材料加工过程中，由于切削、锻造、轧制等加工方法的不同，会在材料内部产生不同方向的应力。
这些应力在加工后不会完全消失，留下一定的残余应力。
2. 热处理应力：在材料热处理过程中，由于温度变化和组织结构的变化，会形成内部应力。
这些应力也不会完全消失，留下一定的残余应力。
3. 使用应力：在材料使用过程中，由于受到外部载荷的作用，会产生内部应力。
这些应力也不会完全消失，留下一定的残余应力。
二、残余应力的影响1. 影响材料的强度和韧性：残余应力会使材料的强度和韧性发生变化，使其抗拉、抗压、抗弯等性能发生变化。
2. 影响材料的疲劳寿命：残余应力会影响材料的疲劳寿命，使其在受到疲劳载荷时更容易发生疲劳裂纹。
3. 影响材料的变形和稳定性：残余应力会影响材料的变形和稳定性，使其在受到外部载荷时更容易发生塑性变形和变形失稳。
4. 影响材料的耐腐蚀性能：残余应力会影响材料的耐腐蚀性能，使其更容易受到腐蚀和损伤。
三、残余应力的测量方法1. X射线衍射法：利用X射线的衍射现象，测量材料内部的晶格应变，从而得到残余应力的大小和方向。
2. 中子衍射法：利用中子的衍射现象，测量材料内部的晶格应变，从而得到残余应力的大小和方向。
3. 光学法：利用光学原理，测量材料内部的应变，从而得到残余应力的大小和方向。
4. 拉伸法：利用拉伸试验机，测量材料在不同拉伸程度下的应力和应变，从而得到残余应力的大小和方向。
总之，残余应力是材料内部的一种应力状态，对材料的性能和寿命产生重要影响。
通过合适的测量方法，可以准确地测量残余应力的大小和方向，为材料的应用提供科学依据。
残余应力
残余应力（Residual Stress）消除外力或不均匀的温度场等作用后仍留在物体内的自相平衡的内应力。
机械加工和强化工艺都能引起残余应力。
如冷拉、弯曲、切削加工、滚压、喷丸、铸造、锻压、焊接和金属热处理等，因不均匀塑性变形或相变都可能引起残余应力。
残余应力一般是有害的，如零件在不适当的热处理、焊接或切削加工后，残余应力会引起零件发生翘曲或扭曲变形，甚至开裂。
或经淬火、磨削后表面会出现裂纹。
残余应力的存在有时不会立即表现为缺陷，而当零件在工作中因工作应力与残余应力的叠加，使总应力超过强度极限时，便出现裂纹和断裂。
零件的残余应力大部分都可通过适当的热处理消除。
残余应力有时也有有益的方而，它可以被控制用来提高零件的疲劳强度和耐磨性能。
[1]工件在制造过程中，将受到来自各种工艺等因素的作用与影响；当这些因素消失之后，若构件所受到的上述作用与影响不能随之而完全消失，仍有部分作用与影响残留在构件内，则这种残留的作用与影响。
也称残余应力。
残余应力是当物体没有外部因素作用时，在物体内部保持平衡而存在的应力。
凡是没有外部作用，物体内部保持自相平衡的应力，称为物体的固有应力，或称为初应力，亦称为内应力。
测试仪器编辑残余应力分析仪其原理是基于著名的布拉格方程2dsinθ=nλ ：即一定波长的X射线照射到晶体材料上，相邻两个原子面衍射时的X射线光程差正好是波长的整数倍。
通过测量衍射角变化Δθ从而得到晶格间距变化Δd，根据胡克定律和弹性力学原理，计算出材料的残余应力。
应力方程根据弹性力学理论, 在宏观各向同性晶体材料上角度θ和ψ（见图1）方向的应变可以用如下方程表述：（图1）正应力和剪切应力应力分量ζθ和ηθ为方向Sθ上正应力和剪切应力：含剪切应力的应力方程和曲线如果在垂直于试样表面上的平面上有剪应力存在（η13≠0和/或η23≠0），则εθψ与sin2ψ的函数关系是一个椭圆曲线，在ψ> 0和ψ<0是图形显示为“ψ分叉”（见图3）。
焊接后热处理技术及焊接残余应力的影响分析
焊接后热处理技术及焊接残余应力的影响分析焊件施焊后，结构受加热影响会出现局部塑性变形情况，温度降低后，焊件内部会残余部分应力，直接弱化工件机械强度，继而引发裂纹等不良现象。
作为技术人员试验后，应明确掌握焊接残余应力的影响因素与热处理技术，实现残余应力峰值的有效控制，确保焊接质量。
标签：焊接；热处理技术；残余应力受焊接原材料、热源等因素影响，焊接后会残余部分应力，直接降低焊接结构的静力、疲劳强度与刚度，缩短工件使用寿命。
热处理技术可有效消除焊接残余应力，但前提是合理模拟温度与应力场数值，确保焊接残余应力有效消除且处于平稳状态。
一、焊接残余应力主要影响因素1焊接原材料焊接残余应力直接受原材料熔化温度影响，两者存在正相关。
除此之外，残余应力还受弹性模量、屈服强度与膨胀系数等因素影响。
不同的原材料种类，弹性模量、屈服强度等反应不同，残余应力大小也不同。
尤其是膨胀系数，当去处于高温环境中时，温度会持续增加，呈线性增加状态[1]。
2焊接参数通常情况下，要求焊接电流不变，需要提高焊接效率，与此同时，此时焊接温度场将延长，焊接梯度、残余应力随之增加。
要求焊接速度不变，需要提升焊接电流强度，与此同时，焊接温度场长宽拓展，焊接梯度、残余应力随之增加。
3焊接热源焊接属于不均匀的局部加热过程，热源中心温度持续升高，焊缝施焊后，焊件不同点温度发生变化，温度场随之改变。
与此同时，焊件温度梯度、残余应力也受到影响。
4焊接比容焊件加热、冷却后，会出现相变作用，继而引起比容与性能等发生变化。
当钢材温度超过700℃时，会实现奥氏体、铁素体的转变，残余应力可不计，随着温度降低，碳元素数量与合金数量等不断增加，钢结构逐渐产生相变，在体积快速膨胀作用下，会形成残余应力[2]。
二、焊接残余应力对构件的危害1焊件静力强度下降焊件结构在承载力影响下，会产生一定的塑性变形能力。
屈服强度区域应力随者荷载力的增加而加大，不在屈服强度的区域应力也随之改变，此时，静力强度不受焊接残余应力影响。
焊接残余应力的分布和焊后热处理的应力松弛作用
工 艺焊接残余应力的分布和焊后热处理的应力松弛作用陈文汨1,张 利1,金立业2,何少平1(11中南大学冶金系,湖南长沙 410083;21广西平果铝业公司氧化铝厂,广西平果 531400)摘要:通过钻盲孔法研究了里海型焊接试板焊接残余应力的分布和焊后热处理对焊接残余应力松弛的影响,讨论了适合生产实际的焊后热处理条件。
结果发现,在焊缝区及其周围存在着高焊接残余拉应力,且纵向应力远大于横向应力。
焊后热处理能够显著降低焊接残余应力,并且焊后热处理温度越高,应力松弛效果越好。
对于一般的工程需要,焊后热处理温度下限定于550e 较适宜,可使应力松弛率达到80%以上。
在强烈腐蚀环境中工作的压力容器,为防止诱发应力腐蚀开裂,应选择620e 、30min 或1h 保温的焊后热处理,此时应力松弛率可达到90%以上。
在热处理温度低于规范温度时,延长保温时间对于焊接残余应力的松弛影响不大。
关键词:焊后热处理;焊接残余应力;里海型焊接试板;钻盲孔法中图分类号:TG156.23 文献标识码:A 文章编号:0254-6051(2002)02-0030-03Distributions of Residual Welding Stress and Effect of Post -WeldHeat Treatment on Its RelaxationCHEN Wen -m i 1,ZHANG Li 1,JIN L-i ye 2,HE Shao -ping1(11Department of M etallurg y,Centra-l Sout h U niversity ,Changsha,Hu .nan 410083,China;21Pingguo A luminum Company ,Pingg uo Guangx i 531400,China)Abstract:Distributions of residual w elding stress and effect of post -w eld heat treatment (PWH T)on residual w elding stress relax ation in Lehigh w eld specimens w as studied by M athar -Soete drilling.The results show ed that there is high residual tensile stress in w elding zone,and it is higher in the long itudinal than in the horizontal.PWHT can relieve residual welding stress efficiently,and residual w elding stress relaxation increases w ith increas -ing temperature.For general application,tem perature of 550e is w orkable as the low est PWHT temperature be -cause residual w elding stress relaxation is hig her than 80%at this temperature.On the other hand,in order to in -hibit stress corrosion cracking in strong corrosion environment,optimum PWH T tem perature is 620e and the holding time is 30min or 1h.Annealed at the temperature lower than that specified,residual w elding stress relax -ation can .t be decreased sig nificantly by prolonging the holding time.Key words:post -w eld heat treatment(PWH T);residual welding stress;Lehigh w elding specimen;M athar -Soete drilling作者简介:陈文汨(1965)),男,湖南长沙人,副教授,博士,主要从事材料腐蚀性能研究。
残余应力 消除机理
残余应力消除机理一、残余应力的定义和产生原因残余应力是指材料在加工或应力加载后，未能完全消除的应力。
其产生原因主要有热应力、冷却应力、机械应力等。
比如在金属加工过程中，由于塑性变形和相变引起的温度梯度，会导致残余应力的产生。
二、残余应力的危害和影响残余应力对材料性能和使用寿命的影响是不容忽视的。
首先，残余应力可能导致材料的变形、破裂和失效。
其次，残余应力会降低材料的强度和韧性，影响其力学性能。
此外，残余应力还会影响材料的耐蚀性、疲劳寿命和尺寸稳定性。
三、残余应力消除的方法和机理为了消除残余应力，可以采取以下几种方法：1. 热处理：通过加热和冷却的方式，利用材料的热塑性变形特性，使残余应力得到释放和消除。
2. 机械加工：通过切削、打磨等机械加工方法，改变材料的形状和尺寸，达到消除残余应力的目的。
3. 冷却处理：通过控制冷却速率，使材料均匀冷却，避免产生温度梯度，从而减少残余应力的产生。
残余应力的消除机理主要有以下几种：1. 塑性变形：材料在塑性变形过程中，原先存在的残余应力会得到部分或完全释放。
2. 相变：材料的相变过程中，晶体结构的变化会引起残余应力的消除。
3. 热稳定：在高温下，材料的晶体结构会重新排列，从而消除残余应力。
4. 弹性回复：材料在受到外力作用后，会发生弹性变形，在外力去除后，材料会部分或完全恢复原状，从而消除残余应力。
四、残余应力消除的应用领域和意义残余应力消除技术在工程领域有着广泛的应用。
比如在航空航天、汽车制造、电子设备等领域，对材料的残余应力进行有效的消除，可以提高产品的性能和可靠性，减少材料失效的风险。
此外，残余应力消除还可以提高材料的加工性能，减少加工工艺中的变形和破损情况。
总结起来，残余应力消除是一项重要的材料工程技术，对于提高材料的性能和可靠性具有重要意义。
通过合理的方法和机理，可以有效地消除残余应力，保证材料的稳定性和可靠性，提高产品的质量和寿命。
残余应力对热处理的影响
残余应力对热处理的影响全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：残余应力是指在金属或合金材料中经历过加工、焊接或淬火等工艺后，所产生的未完全释放的内部应力。
这些残余应力会影响材料的性能和稳定性，造成一系列不利影响。
本文将探讨残余应力对热处理的影响，并探讨如何优化热处理工艺以减少残余应力的影响。
残余应力对热处理的影响主要表现在以下几个方面：1. 破坏性影响：残余应力会导致材料的脆性增加，从而降低其韧性和抗拉强度。
在应力集中处易发生开裂，严重影响材料的使用寿命和安全性。
2. 形变影响：残余应力会导致材料在加工或使用过程中发生形变，导致尺寸不稳定和变形，影响零件的精度和装配质量。
3. 力学性能影响：残余应力会导致材料的本构关系发生变化，破坏原有的力学性能。
应力的增加会导致材料的硬度和强度降低。
4. 退火效果影响：残余应力对热处理的效果有负面影响。
在退火时，残余应力会导致再次产生形变和应力集中，从而影响退火效果和晶粒的再结晶过程。
为了减少残余应力对热处理的影响，我们可以采取以下措施：1. 合理控制加工工艺：在加工过程中，应合理控制温度、速度和应力等参数，避免产生过大的残余应力。
2. 适当退火处理：在材料加工后进行适当的退火处理，可减少残余应力的影响，恢复材料的力学性能和结构稳定性。
3. 采用热处理工艺：在产品设计和制造过程中，合理选择热处理工艺，如淬火、回火或正火等，可以减少残余应力的产生，提高材料的性能和稳定性。
4. 精确控制温度和时间：在热处理过程中，应精确控制温度和时间，避免过热或过冷，以减小残余应力的产生。
残余应力对热处理有着不可忽视的影响，我们需要重视残余应力的形成和影响机制，并采取合适的措施减少其影响。
通过合理的工艺优化和热处理处理，我们可以有效减少残余应力的产生，提高材料的性能和稳定性，确保产品质量和安全性。
【字数达到要求，2000字】。
第二篇示例：残余应力是指在零应力下发生形变后，当去掉外加的载荷或变温后，材料内部所保留的应力。
热处理对金属材料的残余应力和变形行为的影响分析
热处理对金属材料的残余应力和变形行为的影响分析热处理是一种常用的金属材料加工方法，通过控制材料的加热和冷却过程，调整金属的晶体结构和性能。
热处理不仅可以提高材料的硬度、强度和耐腐蚀性能，还可以调整材料的残余应力和变形行为。
本文将对热处理对金属材料的残余应力和变形行为的影响进行分析。
1. 热处理对残余应力的影响热处理中的加热和冷却过程会引起金属材料的热胀冷缩，从而产生残余应力。
残余应力是指在不存在外载荷的情况下，材料内部存在的应力状态。
热处理可以改变材料的组织结构和晶体尺寸，从而影响残余应力的大小和分布。
首先，热处理中的加热过程会导致金属材料的晶体结构发生相变，从而引起晶体的收缩或膨胀，产生残余应力。
例如，在淬火过程中，材料的组织结构从奥氏体转变为马氏体，晶体的尺寸发生变化，使得材料内部产生较大的残余应力。
其次，热处理中的冷却过程也会对残余应力产生影响。
冷却速率的不同会导致材料内部的残余应力分布不均匀。
例如，快速冷却会产生较大的冷却收缩应力，而慢速冷却则可以减小残余应力的大小。
因此，合理的热处理工艺参数选择对残余应力的控制至关重要。
2. 热处理对变形行为的影响除了对残余应力的影响外，热处理还可以调整金属材料的变形行为，包括塑性变形和弹性变形。
首先，热处理可以提高金属材料的塑性变形能力。
在热处理过程中，晶体结构的调整可以使材料的晶界和位错运动更加容易，从而提高材料的塑性变形能力。
例如，在退火处理中，材料的晶粒得到了细化，晶界的移动路径减小，增加了材料在塑性变形过程中的滞后与吸收应变的能力。
其次，热处理还可以调整材料的弹性变形行为。
材料经过热处理后，其弹性模量、屈服强度等力学性能会发生变化。
例如，时效处理可以提高合金材料的强度和硬度，使材料具有较高的弹性变形能力。
另外，热处理还可以改善金属材料的应力松弛行为。
材料在热处理后，残余应力会通过应力松弛的方式逐渐减小。
应力松弛是指材料在存在残余应力的情况下，由于位错在晶体中的滑动和扩散，使得部分应力得以释放。
残余应力对热处理的影响-概述说明以及解释
残余应力对热处理的影响-概述说明以及解释1.引言1.1 概述残余应力是指在材料内部存在的一种留存状态的应力，它可以在热处理过程中产生或减小。
残余应力的存在对材料的性能和稳定性有着重要的影响，因此研究残余应力与热处理的关系具有重要的理论和实际意义。
本文将首先介绍残余应力的概念以及其在材料中的形成机制，然后探讨热处理在材料加工过程中的作用，最后分析残余应力对热处理过程产生的影响。
通过深入探讨残余应力与热处理之间的关系，有助于更好地理解材料的行为，提高材料的性能和延长材料的使用寿命。
1.2 文章结构文章结构部分应包括对整篇文章的内容安排和组织方式进行详细说明，以引导读者对文章的整体结构有清晰的认识。
在这篇关于残余应力对热处理的影响的文章中，文章结构应该包括引言、正文和结论三个主要部分。
引言部分应该简要介绍文章的主题并概述文章的目的和重要性。
正文部分将详细阐述残余应力的概念、热处理的作用以及残余应力对热处理的影响。
最后结论部分将对文章的主要内容进行总结，并探讨残余应力与热处理之间的关系，实际应用中的意义，以及未来研究方向。
通过清晰的文章结构安排，读者可以快速了解整篇文章的内容，并更好地理解作者的观点和论述。
1.3 目的：本文旨在探讨残余应力对热处理的影响，探讨残余应力与热处理之间的相互关系。
我们将深入剖析残余应力的概念、热处理的作用以及残余应力对热处理的具体影响，以期为相关领域的研究和实践提供理论支撑和参考依据。
通过本文的研究，我们希望能够更好地理解残余应力与热处理之间的关系，为工程领域的实际生产提供一定的指导和帮助，促进相关领域的发展和进步。
2.正文2.1 残余应力的概念残余应力是指在材料内部的应力状态，在材料形成过程中产生或者在外部加载消失后保留在材料内部的应力。
在材料经历了各种加工过程，如焊接、锻造、冷却等后，内部会出现不均匀的温度和应变分布，导致产生残余应力。
这种应力不会通过外力作用而发生变化，会一直存在于材料内部，直到被外部力量释放。
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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。
不管是相互抵消还是相互迭加,两个应力应有一个占主导因素,热应力占主导地位时的作用结果是工件心部受拉,表面受压。
组织应力占主导地位时的作用结果是工件心部受压表面受拉。
二、热处理应力对淬火裂纹的影响存在于淬火件不同部位上能引起应力集中的因素(包括冶金缺陷在内),对淬火裂纹的产生都有促进作用,但只有在拉应力场内(尤其是在最大拉应力下)才会表现出来,若在压应力场内并无促裂作用。
淬火冷却速度是一个能影响淬火质量并决定残余应力的重要因素,也是一个能对淬火裂纹赋于重要乃至决定性影响的因素。
为了达到淬火的目的，通常必须加速零件在高温段内的冷却速度,并使之超过钢的临界淬火冷却速度才能得到马氏体组织。
就残余应力而论,这样做由于能增加抵消组织应力作用的热应力值,故能减少工件表面上的拉应力而达到抑制纵裂的目的。
其效果将随高温冷却速度的加快而增大。
而且,在能淬透的情况下,截面尺寸越大的工件,虽然实际冷却速度更缓,开裂的危险性却反而愈大。
这一切都是由于这类钢的热应力随尺寸的增大实际冷却速度减慢,热应力减小;组织应力随尺寸的增大而增加,最后形成以组织应力为主的拉应力作用在工件表面的作用特点造成的。
并与冷却愈慢应力愈小的传统观念大相径庭。
对这类钢件而言,在正常条件下淬火的高淬透性钢件中只能形成纵裂。
避免淬裂的可靠原则是设法尽量减小截面内外马氏体转变的不等时性。
仅仅实行马氏体转变区内的缓冷却不足以预防纵裂的形成。
一般情况下只能产生在非淬透性件中的弧裂,虽以整体快速冷却为必要的形成条件，可是它的真正形成原因,却不在快速冷却(包括马氏体转变区内)本身,而是淬火件局部位置(由几何结构决定),在高温临界温度区内的冷却速度显著减缓,因而没有淬硬所致。
产生在大型非淬透性件中的横断和纵劈,是由以热应力为主要成份的残余拉应力作用在淬火件中心,而在淬火件末淬硬的截面中心处,首先形成裂纹并由内往外扩展而造成的。
为了避免这类裂纹产生，往往使用水--油双液淬火工艺。
在此工艺中实施高温段内的快速冷却,目的仅仅在于确保外层金属得到马氏体组织,而从内应力的角度来看,这时快冷有害无益。
其次,冷却后期缓冷的目的,主要不是为了降低马氏体相变的膨胀速度和组织应力值,而在于尽量减小截面温差和截面中心部位金属的收缩速度,从而达到减小应力值和最终抑制淬裂的目的。
三、残余压应力对工件的影响渗碳表面强化作为提高工件的疲劳强度的方法应用得很广泛的原因。
一方面是由于它能有效的增加工件表面的强度和硬度，提高工件的耐磨性，另一方面是渗碳能有效的改善工件的应力分布,在工件表面层获得较大的残余压应力,提高工件的疲劳强度。
如果在渗碳后再进行等温淬火将会增加表层残余压应力,使疲劳强度得到进一步的提高。
有人对35SiMn2MoV钢渗碳后进行等温淬火与渗碳后淬火低温回火的残余应力进行过测试其结果如表I:(表I. 35SiMn2MoV钢渗碳等温淬火与渗碳低温回火后的残余应力值)从表I的测试结果可以看出等温淬火比通常的淬火低温回火工艺具有更高的表面残余压应力。
等温淬火后即使进行低温回火,其表面残余压应力，也比淬火后低温回火高。
因此可以得出这样一个结论,即渗碳后等温淬火比通常的渗碳淬火低温回火获得的表面残余压应力更高,从表面层残余压应力对疲劳抗力的有利影响的观点来看，渗碳等温淬火工艺是提高渗碳件疲劳强度的有效方法。
那麼渗碳淬火工艺为什么能获得表层残余压应力? 渗碳等温淬火为什么能获得更大的表层残余压应力? 其主要原因有两个：①一个原因是表层高碳马氏体比容比心部低碳马氏体的比容大,淬火后表层体积膨胀大,而心部低碳马氏体体积膨胀小,制约了表层的自由膨胀;造成表层受压心部受拉的应力状态。
②而另一个更重要的原因是高碳过冷奥氏体向马氏体转变的开始转变温度（Ms）,比心部含碳量低的过冷奥氏体向马氏体转变的开始温度（Ms）低。
这就是说在淬火过程中往往是心部首先产生马氏体转变引起心部体积膨胀,并获得强化,而表面还末冷却到其对应的马氏体开始转变点（Ms）,故仍处于过冷奥氏体状态,具有良好的塑性,不会对心部马氏体转变的体积膨胀起严重的压制作用。
随着淬火冷却温度的不断下降使表层温度降到该处的（Ms）点以下,表层产生马氏体转变,引起表层体积的膨胀。
但心部此时早已转变为马氏体而强化,所以心部对表层的体积膨胀将会起很大的压制作用,使表层获得残余压应力。
而在渗碳后进行等温淬火时，当等温温度在渗碳层的马氏体开始转变温度（Ms）以上,心部的马氏体开始转变温度（Ms）点以下的适当温度等温淬火,比连续冷却淬火更能保证这种转变的先后顺序的特点(即保证表层马氏体转变仅仅产生于等温后的冷却过程中).当然渗碳后等温淬火的等温温度和等温时间对表层残余应力的大小有很大的影响。
有人对35SiMn2MoV钢试样渗碳后在260℃和320℃等温40分钟后的表面残余应力进行过测试,結果是在260℃行动等温比在320℃等温的表面残余应力要高出一倍多.可见表面残余应力状态对渗碳等温淬火的等温温度是很敏感的。
不仅等温温度对表面残余压应力状态有影响,而且等温时间也有一定的影响。
有人对35SiMn2V钢在310℃等温2分钟,10分钟,90分钟的残余应力进行过测试。
2分钟后残余压应力为-20kg/mm,10分钟后为-60kg/mm,60分钟后为-80kg/mm,60分钟后再延长等温时间残余应力变化不大。
从上面的讨论表明,渗碳层与心部马氏体转变的先后顺序对表层残余应力的大小有重要影響。
渗碳后的等温淬火对进一步提高零件的疲劳寿命具有普遍意义。
此外能降低表层马氏体开始转变温度（Ms）点的表面化学热处理如渗碳、氮化、氰化等都为造成表层残余压应力提供了条件,如高碳钢的氮化--淬火工艺,由于表层氮含量的提高而降低了表层马氏体开始转变点（Ms）,淬火后获得了较高的表层残余压应力使疲劳寿命得到提高。
又如氰化工艺往往比渗碳具有更高的疲劳强度和使用寿命,也是因氮含量的增加可获得比渗碳更高的表面残余压应力之故。
此外,从获得表层残余压应力的合理分布的观点来看,单一的表面强化工艺不容易获得理想的表层残余压应力分布,而复合的表面强化工艺则可以有效的改善表层残余应力的分布。
如渗碳淬火的残余应力一般在表面压应力较低,最大压应力则出现在离表面一定深度处,而且残余压力层较厚。
氮化后的表面残余压应力很高,但残余压应力层很溥,往里急剧下降。
如果采用渗碳--氮化复合强化工艺,则可获得更合理的应力分布状态。
因此表面复合强化工艺,如渗碳--氮化,渗碳--高频淬火等,都是值得重视的方向。
根据上述讨论可得出以下结论;1、热处理过程中产生的残余应力是不可避免的,而且往往是有害的。
但我们可以控制热处理工艺尽量使应力分布合理,就可将其有害程度降低到最低限度,甚至变有害为有利。
2、当热应力占主导地位时应力分布为心部受拉表面受压,当组织应力占主导地时应力分布为心部受压表面受拉。
3、在高淬透性钢件中易形成纵裂,在非淬透性工件中往往形成弧裂,在大型非淬透工件中容易形成横断和纵劈。
4、渗碳使表层马氏体开始转变温度（Ms）点下降,可导至淬火时马氏体转变顺序颠倒,心部首先发生马氏体转变而后才波及到表面,可获得表层残余压应力而提高抗疲劳强度。
5、渗碳后进行等温淬火可保证心部马氏体转变充分进行以后,表层组织转变才进行。
使工件获得比直接淬火更大的表层残余压应力,可进一步提高渗碳件的疲劳强度。
6、复合表面强化工艺可使表层残余压应力分布更合理,可明显提高工件的疲劳强度。