残余应力的利弊及其去除方法

　　钢铁零件淬火时由于从奥氏体化温度急冷而产生热应力，由于在Ms点以下的马氏体转变而产生相变应力。热应力使零件表面产生残余压应力，而相变应力则使零件表面产生残余拉应力。很好地利用热应力并尽量减少相变应力能有效地防止淬火开裂。从奥氏体化温度急冷的速度越快产生的热应力越大在Ms-Mf间的冷却速度越慢产生的相变应力越小。因此在Ms点以上温度时应尽量增大冷却速度，而在Ms点以下温度时则应尽量减小冷却速度，这样可使零件在不发生淬火开裂的情况下获得较高的淬火硬度。
　　如果淬火时不是从奥氏体化温度，而是从相变点A1以下快速冷却，则可充分利用热应力使表面产生残余压应力，从而提高零件的疲劳强度等机械性能，有效地防止淬火裂纹的扩展。这被称之为低于临界温度的淬火。
　　调质处理时，钢铁零件从回火温度快速冷却也是应用热应力，同时还能由此而有效地防止回火脆性并提高零件的强化效果。
　　渗碳、渗氮、高频淬火以及火焰淬火等表面硬化方法使零件的表面获得强化与硬化并使表面处于残余压应力状态。也就是说，与普通淬火相比、表面淬火或薄壳淬火是更有效的方法。
　　在任何情况下都不希望表面有残余拉应力。在腐蚀环境下，残余拉应力会促使零件表面产生应力腐蚀裂纹电镀时零件表面要酸洗，当存在残余拉应力时，会导致产生氢脆裂纹即所谓电镀裂纹深冷处理时的开裂现象以及时效时的自生裂纹都是残余拉应力引起的。
　　有时，无论是残余压应力还是残余拉应力都不希望存在。因为零件中存在有残余应力时，首先容易发生变形和尺寸变化，其次是不耐磨、易腐蚀等，对此，必须阐明消除残余应力的方法。
　　残余应力的去除一般通过两种方法热处理法和机械法。低温回火是热处理方法中常用的一种。为充分去除残余应力，回火温度至少要在450℃以上，但由于高的回火温度会降低材料的硬度因此对子以耐磨性为主要性能指标的零件，一般均采用150-180℃的低温回火。高频淬火零件，渗碳淬火零件、碳素工具钢、合金工模具钢等通常均采用低温回火。通常100℃回火时约能去除25%的淬火应力，200℃时能去除50%，600-700℃时可全部去除淬火应力。回火保温时间一般为30分/25毫米厚，冷却速率宜采用200℃小时以下的缓冷。
　　深冷处理急热法是一种新的去除残余应力的方法。将由于淬火而产生残余应力的零件放入-196℃左右的液氮中进行深冷处理后，再用水蒸气等喷吹加热、使其快速回到室温以上，这一过程称之为深冷处理急热法。通过与急冷相反的急热，产生的应力抵消淬火急冷时产生的应力。采用高温回火时，淬火产生的残余应力一般得以基本消除，而采用450℃以下温度回火时，可利用深冷处理急热法来进一步消除残留的残余应力。
　　作为机械法去除残余应力的喷丸硬化，已经有很长的应用历史对于喷射加工，有以切削作用为目的的喷丸清理法和以冲击作用为目的的喷丸硬化法，喷丸硬化乃是用直径1毫米左右的钢球冲击零件表面，在喷射清理的同时还显著提高零件的疲劳强度。在表面产生加工硬化的同时，表面的残余压应力可以抵消表面原有的残余拉应力。
　　Z近又开发出一种称为Formula65的去除零件中残余应力的机械振动法。机械振动具有与因加热而产生的分子运动相同的效果，从而能消除零件中的残余应力，尤其适用于消除大型零件中的残余应力。