Tensão térmica e tensão de mudança de fase de peças forjadas

A distorção do tratamento térmico pode ocorrer após o tratamento térmico de recozimento, normalização, endurecimento, revenimento e modificação da superfície. A causa raiz da distorção está no estresse interno produzido pelo forjado durante o tratamento térmico, ou seja, devido à diferença de temperatura entre o interior e o exterior e a transformação da estrutura, o forjado após o tratamento térmico permanece o estresse interno.
Quando esta tensão excede o ponto de escoamento do aço em um momento durante o tratamento térmico, causará distorção do forjamento. Há estresse térmico e estresse de mudança de fase no processo de tratamento térmico, suas causas e funções são diferentes.
Forjamentos em aquecimento e resfriamento acompanhados de expansão térmica e fenômeno de contração a frio, quando a superfície de forjamento e o coração devido ao aquecimento ou resfriamento são diferentes, resultando em diferença de temperatura, expansão ou contração de volume na superfície e no coração não é o mesmo , essa diferença de temperatura e mudança de volume causada pelo estresse interno diferente, chamado estresse térmico.
Forjados no processo de tratamento térmico, a mudança de estresse térmico se manifesta principalmente como: quando os forjados são aquecidos, a temperatura da superfície aumenta mais rapidamente que o núcleo, a temperatura da superfície é alta e se expande, a temperatura do núcleo é baixa e não se expande , neste momento a tensão de compressão da superfície, a tensão de tração do núcleo. Quando os forjados são ditérmicos, a temperatura do núcleo aumenta e se expande, neste momento os forjados apresentam expansão de volume; Resfriamento da peça de trabalho, resfriamento da superfície mais rápido que o núcleo, encolhimento da superfície, alta temperatura do coração para evitar encolhimento, tensão de tração na superfície, o coração produz estresse de compressão, quando resfriado a uma certa temperatura, a superfície resfriada não se contrai mais, e o resfriamento do núcleo ocorre devido à contração contínua, a superfície é a tensão de compressão e o coração da tensão de tração. Essa tensão ainda existe no forjamento após o resfriamento, que é chamada de tensão residual.
Durante o tratamento térmico de forjados, o volume de massa de diferentes estruturas é diferente, então o volume de massa de forjados tende a mudar. Porque há uma diferença de temperatura entre a superfície e o coração do forjamento, a transformação da superfície e do coração da organização não é oportuna, então as mudanças de volume de massa internas e externas produzirão estresse interno. Esse estresse interno causado pela heterogeneidade da transformação organizacional é chamado de estresse de transição de fase.

O volume de massa da estrutura básica do aço aumenta na ordem de austenita, perlita, sortenita, troosita, bainita inferior, martensita temperada e martensita. Por exemplo, forjados têm resfriamento rápido, devido à superfície do primeiro frio ao seu ponto, de modo que a superfície de austenita em martensita, volume aumenta, mas o coração ainda está no estado de austenita, evita o inchaço da superfície, de modo que o coração forjado por tração tensão, superfície por tensão compressiva; Quando o resfriamento continua, a temperatura da superfície é reduzida e não incha mais, enquanto o núcleo devido à transformação em martensita, o volume continua a inchar, por isso será impedido pela superfície, de modo que o coração é submetido a tensões compressivas , e a superfície está sujeita a tensão de tração. Essa tensão permanece no forjado após o resfriamento como uma tensão residual.
Portanto, no processo de resfriamento por têmpera, a mudança de tensão térmica e tensão de mudança de fase é oposta, e a tensão residual final no forjamento também é oposta. A combinação de tensão térmica e tensão de mudança de fase é chamada de tensão interna de têmpera. Quando a tensão residual interna no forjado excede o ponto de escoamento do aço, a peça produzirá deformação plástica, resultando em distorção do forjado.