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第4页，共19页3.作用力与反作用力，判断另一部分应力2.基本规律：膨胀变形受到压应力（抑制膨胀）收缩变形受到拉应力（抑制收缩）残余应力（residualstress)分析方法总结1.模型提供了收缩不同时、膨胀不同时分析方法。可用于表面技术及其他技术变形不同时过程中产生残余应力定性分析。（铸造、焊接、锻造等）。第2页，共19页合成残余应力的分布特点：合成残余应力：热应力与组织应力合成三.残余应力综合分析与应用2.最大拉应力位置即不在表面也不在心部而是在过度区1.最大拉应力方向与轴线斜交3.最大拉应力值与方向取决组织应力与热应力比值M原理设计表面改性技术必存在合成应力，有开裂风险。第2页，共19页例1:实物轴套开裂分析：45钢材料调质处理+电镀例2GCr15SiMn材料制作轴承滚柱，棒材料——机械加工——淬火处理（油冷却）——回火处理——磨削——成品。600件滚柱其中30多件出现裂纹本例证明：尺寸小的件组织应力为主应力致裂控制方法方法1:根据零件裂纹或变形形貌，判断起主要作用的应力进行控制第2页，共19页成分、组织合格、夹杂很少，晶粒细小、分析不下去了。分析方法应用案例根据应力形成规律分析第2页，共19页何种应力下开裂？中部角度为何大2.合成应力；组织应力为主1.表面裂纹宽，开裂起源表面（表面应力作用）分析方法应用案例裂纹源何处？冷却多少温度开裂？3.200℃以下第2页，共19页4.两端先开裂；推出：200℃以下合成应力过大最重要影响因素是冷速过快分析方法应用案例同时裂？分段裂？哪个位置先开裂结论：一定冷却介质与冷却方式上出问题，存在冷速不均匀性。第2页，共19页原因分析思路：现场找冷速不均匀原因原因2：压缩空气吹油介质；冷却不均匀，还可能含水份解决：抽水泵抽油进行循环原因1：小车装工件；人工铲子入油4-5min第4页，共19页方法2:总结出定性规律指导生产践1.残余应力尺寸效应：工件尺寸小时（粗略的说有效厚度15毫米以下)残余应力往往组织应力型.随尺寸增加向热应力型转变（尺寸大100mm热应力型)2.零件淬透情况下的应力状态与淬不透情况下的应力状态完全不同.需要利用模型分析（如表面改性技术仅表面相变）3.一般说合金钢(尤其高合金钢)容易引发变形与开裂,往往采用油;有机物等冷却介质冷却.(不用水)4.存在”淬火危险尺寸”概念:碳钢水淬火8-15毫米,低合金钢油淬火25-40毫米第2页，共19页1.改变冷却介质,采用“理想”冷却介质;双液淬火;2.采用一些有机淬火介质（251等）4.加快Ms点以上冷速减少组织应力？利用热应力抵消组织应力3.计算机控制水-空转换时间技术，控制冷速应用大型工件减少组织应力原则：降低Ms以下冷速第2页，共19页成都某民营企业生产加工中心刀具国外进口高速钢刀具保护套想尽办法难于卸下来；即无焊也无螺栓连接测定成分：0.5%C、Ni、Mn结构钢中无此近似牌号热膨胀系数较高的材料；快速加热装卸残余应力巧妙应用案例第2页，共19页残余应力分析“三要素”性质、最大应力方向、数值用公式：F=maa=F/m测定残余应力也不一定准确（激光硬化4000MPa)残余应力最大值定量估算案例：45钢圆棒正火状态；加热到700℃后水冷；没有发现裂纹等缺陷。表面最大压应力数值？45钢正火抗拉强度约600MPa;不会超过此值第4页，共19页2.4金相组织分析原理与方法问题1：金相组织分析中明显“不合理性”黑区说成是珠光体、又说是回火马氏体根据形貌判断组织；经验性的方法常规说法：放大倍数低，分辨不清楚造成的第4页，共19页观察金相组织看到的是什么？不同组织共同规律？金相观察操作:磨制样品----腐蚀----清洗---吹干--观察；利用反射光成像显微镜利用凸透镜放大；多加镜片即可？基本事实：任何组织均是不同形状的黑区+白区关键是：黑区与白区的物理本质？问题1:为什么要腐蚀?问题2:光从两个渗碳体片间(d很小)反射光成像,类似物理光学中的何种模型?第2页，共19页1)d值很小时,平行的光通过“微区光栅”必发生衍射,分解成各个方向传播的光.K=0,1,2…..阿贝成像原理阿贝成像原理:2)波动光学理论：满足布拉格方程的同方向平行的光衍射加强,在背焦面形成衍射斑点.3)同一微区可以形成多个斑点,它们作为波源又发出次波传播.相互干涉形成图像.（2次衍射干涉成像）讨论题推论：背焦面上每个斑点所发出的次波仅代表微区组织图像的一部分.问题2：得到所有衍射斑点的条件？重要结论：物与像一致的条件是物镜背焦面上必须得到物（微区）发出所有衍射斑点讨论题θ角必须小sinθ=Kλ/dλ波长;d代表组织的粗细dλθ约等于0;d如果很小,衍射角θ变大,物镜直径有限，背焦面上必失掉衍射斑点,组织与像差别大.讨论题问题3：衍射斑点多，P1像区亮度高？还是衍射斑点少，P1亮度高？结论3：白区多个衍射斑点发次波成像，黑区是少数衍射斑点发次波成像黑区：一般代表细小多相组织，背焦面得斑点少,光强度低与实际组织形貌差别大(失真)或者是缺陷(如晶界,相界)特殊情况：例如石墨金相白区：一般粗大单相组织，背焦面得斑点多,光强度高(白区)图像接近组织实际形貌(仿真）金相组织分析基本规律1，增加透镜的直径（数值孔径）2.采用紫光源（滤光片）700nm最大分辨率200nm3.电子束作为光源波长0.001nm分辨率0.2nm如何利用阿贝原理分析金相组织？提高分辨率方法