通過熱處理的方法或機(jī)械作用法可以消除工件的殘余應(yīng)力或使其重新分布。退火和回火能夠部分地或完全地消除殘余應(yīng)力，是最常用的方法。但是退火和回火還會(huì)引起材料的組織變化、硬度下降和其他力學(xué)性能的變化。
機(jī)械作用法包括靜態(tài)應(yīng)務(wù)處理法、沖擊應(yīng)力處理法、振動(dòng)時(shí)效處理法等。其原理是在機(jī)械力的作用下，使工件產(chǎn)生局部塑性變形，以達(dá)到降低和調(diào)整殘余應(yīng)力的目的。機(jī)械作用法一般不會(huì)改變材料的微觀組織和力學(xué)性能，但是只能部分地消除殘余應(yīng)力或使其重新分布，不可能使殘余應(yīng)力完全消除。華云機(jī)電的HK2000和最新的HK2002設(shè)備可以消除80%以上的殘余應(yīng)力。
熱處理對(duì)消除殘余應(yīng)力的作用
⒈消除應(yīng)力退火
消除應(yīng)力退火的主要目的是消除鑄造、鍛造、焊接及機(jī)械加工等工序所造成的內(nèi)應(yīng)力。其工藝是將工件加熱至Ac1以下50～200℃，保溫后空冷或爐冷至200～300℃，再出爐空冷。消除應(yīng)力退火中不發(fā)生相變組織轉(zhuǎn)變，去除內(nèi)應(yīng)力的機(jī)理是局部塑性變形和蠕變引起的應(yīng)力松弛。殘余應(yīng)力超過材料的屈服強(qiáng)度，就會(huì)使材料發(fā)生塑性變形，因此，殘余應(yīng)力總是低于材料的屈服強(qiáng)度。通常材料的屈服強(qiáng)度隨溫度的升高而降低。例：溫度升高到620℃，3%NiCr鋼的彈性極限降到約160MPa，也就是說，在620℃退火時(shí)，3%NiCr鋼的殘余應(yīng)力不會(huì)超過160MPa。考慮到蠕變變形的影響，殘余應(yīng)力還會(huì)進(jìn)一步降低。
⒉回火與殘余應(yīng)力的去除
回火的作用之一是消除淬火鋼中的殘余應(yīng)力。淬火馬氏體是一種不穩(wěn)定的組織，具有高的硬度和大的淬火應(yīng)力。鋼淬火后，往往得不到單純的淬火馬氏體，而是形成含有像殘余奧氏體、貝氏體等組織的混合組織。這些不穩(wěn)定組織在回火過程中，因發(fā)生分解而引起殘余應(yīng)力的消除或重新分布。由于回火加熱，金屬內(nèi)部原子的振動(dòng)加劇，鋼的屈服強(qiáng)度降低，塑性增大，也會(huì)導(dǎo)致殘余應(yīng)力因局部塑性變形而降低。
殘余應(yīng)力消除的程度取決于回火工藝和淬火組織的不穩(wěn)定程度。在各個(gè)工藝參數(shù)中，回火溫度對(duì)消除殘余應(yīng)力的影響最大。根據(jù)30鋼的淬火應(yīng)力隨回火溫度的變化可知，450℃以下，淬火應(yīng)力隨回火溫度的升高緩慢下降，超過450℃回火，殘余應(yīng)力去除的效果明顯。但是，只有回火溫度達(dá)到500～600℃甚至更高時(shí)，殘余應(yīng)力才能接近全部去除。應(yīng)當(dāng)指出的是，隨回火溫度的升高，淬火鋼的硬度伴隨馬氏體的分解而降低。因此，為消除淬火應(yīng)力而選擇回火溫度時(shí)，應(yīng)注意在保證力學(xué)性能的條件下進(jìn)行。例如，冷變形工模具鋼，為保持淬火狀態(tài)的高硬度，常采用低溫回火，只能使部分淬火應(yīng)力得以消除。而對(duì)要求高強(qiáng)度、高韌度的結(jié)構(gòu)鋼，往往采用中溫和高溫回火，殘余應(yīng)力消除的就比較充分。對(duì)于Ms點(diǎn)較高的低碳馬氏體鋼，淬火應(yīng)力較低，低碳馬氏體具有優(yōu)良的綜合力學(xué)性能，加上自回火的作用，可以在淬火態(tài)使用。
回火時(shí)間對(duì)殘余應(yīng)力的影響。殘余應(yīng)力主要是在回火開始階段去除的，過分延長回火時(shí)間對(duì)去除殘余應(yīng)力意義不大。
大鍛件回火冷卻不當(dāng)，會(huì)產(chǎn)生大的殘余應(yīng)力，這是由于高溫回火后，在高塑性和低彈性的高溫區(qū)（碳鋼和低合金鋼＞400℃，合金鋼＞450℃）快冷時(shí)，表面產(chǎn)生了剪切變形的緣故。為了縮短回火時(shí)間，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，在低溫彈性區(qū)域內(nèi)（＜300℃＝，可以采用較快的冷卻速度。
調(diào)質(zhì)處理大鍛件中的殘余應(yīng)力屬于熱殘余應(yīng)力，表面受壓，心部受拉，其表面的殘余應(yīng)力可用下式近似估算
σz=0.48△t
σt=0.42△t
式中σz、σt——分別為鍛件表面的軸向和切向殘余應(yīng)力；
△t——鍛件在高溫階段冷卻時(shí)，工件中的最大溫差。
由于回火過程不穩(wěn)定組織趨向穩(wěn)定化的過程，而這正是殘余應(yīng)力消除的原因之一，因此，組織愈不穩(wěn)定，則在回火加熱時(shí)內(nèi)應(yīng)力去除的效果愈明顯。應(yīng)當(dāng)指出的是，在回火加熱去除應(yīng)力時(shí)，要注意防止鋼的回火脆性和工件的變形。
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