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 坯料在加熱過程中，當其內(nèi)應力超過它在一定溫度下的強度極限時，就要產(chǎn)生裂紋。通常內(nèi)應力有溫度應力、組織應力和殘余應力。
1.溫度應力
坯料在加熱過程中，由于表層和串層溫度不一致，產(chǎn)生溫度差，因為表、里金屬的膨脹是不均勻的，毛坯外表層先受熱而膨脹，里層金屬由于后受熱而要限制外表層的膨脹，于是在毛坯外表層引起壓應力，而在內(nèi)層引起拉應力。這種由坯料上溫度不均勻而產(chǎn)生的應力稱為溫度應力，也稱熱應力。
溫度應力的大小與加熱速度，壞料斷面上的溫度差以及金屬本身的性質(zhì)相關(guān)。加熱速度越快，材料的導熱性越差，坯料斷面尺寸越大，則其溫度差也越大，因此產(chǎn)生的溫度應力也越大。當被加熱金屬還沒有足夠的塑性，基本處在彈性狀態(tài)時，溫度應力可能超過金屬在某溫度下的強度極限，使金屬內(nèi)部產(chǎn)生裂紋。但隨著溫度的上升，如果金屬的塑性提高了，由于周部塑性變形可使溫度應力得到部分的消除，此時溫度應力就不甚危險了。例如對于碳鋼和一般合金結(jié)構(gòu)鋼，只是在550℃~650℃以前，塑性較低，處在彈性狀態(tài)，快速加熱是危險的。而奧氏體合金鋼在600℃~900℃時，塑性會急劇降低，所以在此溫度范圍內(nèi)應進行緩慢而均勻的加熱，特別對于大截面的坯料，更應如此。
2.組織應力
具有相變的金屬在加熱過程中，由于發(fā)生相變還會產(chǎn)生組織應力，例如，鋼由α鐵轉(zhuǎn)變?yōu)棣描F時，體積（比容）要收縮1%,表面層先相變先收縮，而里層相變就阻礙了外層的收縮，于是在外層引起拉應力，內(nèi)層引起壓應力。同樣，珠光體變?yōu)閵W氏體時，由于比容減少，在外層引起拉應力，內(nèi)層引起壓應力，恰好和溫度應力的方向相反，使總的應力值減少，當內(nèi)層溫度升高而發(fā)生相變時，則塑性大為提高，這時適當加快加熱溫度，也會導致裂紋的產(chǎn)生。因此，組織應力對坯料內(nèi)部形成裂紋的影響不大。
3.殘余應力
鋼錠在凝固和冷卻過程中，由于外層和中心冷卻次序不同，各部分之間相互牽制將產(chǎn)生殘余應力。鋼錠凝固時，由于外層先冷卻，中心層后冷卻，因此外層為壓應力。中心層為拉應力。當殘余應力超過強度極限時，金屬材料將產(chǎn)生裂紋，大鋼錠加熱時，對殘余應力要足夠重視。
所以壞料在加熱過程中，由于內(nèi)應力引起的裂紋，主要是溫度應力造成的，一般裂紋發(fā)生在加熱低溫階段，并發(fā)生在心部。因此在500℃~650℃以下加熱時，應避免加熱速度過快，在加熱時，應降低裝爐溫度，并保溫一段時間，待內(nèi)外溫度一致時再繼續(xù)升溫。