淬火殘余力是指工件經(jīng)淬火后最終殘存下來的應(yīng)力,對工件的形狀,尺寸和性能都有極為重要的影響。當(dāng)它超過材料的屈服強度時,便引起工件的變形,超過材料的強度極限時就會使工件開裂,這是它有害的一面,應(yīng)當(dāng)減少和消除。
工件在加熱和冷卻過程中,由于表層和心部的冷卻速度和時間的不一致,形成溫差,就會導(dǎo)致體積膨脹和收縮不均而產(chǎn)生應(yīng)力。在熱應(yīng)力的作用下,由于表層開始溫度低于心部,收縮也大于心部而使心部受拉,當(dāng)冷卻結(jié)束時,由于心部最后冷卻體積收縮不能自由進行而使表層受壓心部受拉。
淬火冷卻速度是一個能影響淬火質(zhì)量并決定殘余應(yīng)力的重要因素,也是一個能對淬火裂紋賦予重要乃至決定性影響的因素。為了達(dá)到淬火的目的,通常必須加速零件在高溫段內(nèi)的冷卻速度,并使之超過鋼的臨界淬火冷卻速度才能得到馬氏體組織。
為了避免這類裂紋產(chǎn)生,往往使用水或油雙液淬火工藝。在此工藝中實施高溫段內(nèi)的快速冷卻,目的僅僅在于確保外層金屬得到馬氏體組織;而從內(nèi)應(yīng)力的角度來看,這時快冷有害無益。其次,冷卻后期緩冷的目的,主要不是為了降低馬氏體相變的膨脹速度和組織應(yīng)力值,而在于盡量減小截面溫差和截面中心部位金屬的收縮速度,從而達(dá)到減小應(yīng)力值和最終抑制淬裂的目的。