不锈钢封头在加热和冷却过程中,表层和心部的冷却速度和时间的不一致,形成温差,导致体积膨胀和收缩不均而产生应力,即热应力。不锈钢封头在热应力的作用下,由于表层开始温度低于心部,收缩也大于心部而使心部受拉,当冷却结束时,由于心部最后冷却体积收缩不能自由进行而使表层受压心部受拉。即在热应力的作用下最终使工件表层受压而心部受拉。这种现象受到冷却速度,材料成分和热处理工艺等因素的影响。
当冷却速度愈快,含碳量和合金成分愈高,冷却过程中在热应力作用下产生的不均匀塑性变形愈大,最后形成的残余应力就愈大。
另一方面钢在热处理过程中由于组织的变化即奥氏体向马氏体转变时,因比容的增大会伴随工件体积的膨胀,工件各部位先后相变,造成体积长大不一致而产生组织应力。
不锈钢封头组织应力变化的最终结果是表层受拉应力,心部受压应力,恰好与热应力相反。组织应力的大小与工件在马氏体相变区的冷却速度,形状,材料的化学成分等因素有关。
封头的加工工艺一般分为冷加工和热加工两种,本文对不锈钢封头的两种加工工艺进行如下三方面的比较:
A、封头冷加工不会发生材质劣化,特别适合不锈钢封头加工;
热加工会发生材质劣化,导致不锈钢封头耐腐蚀性下降,不适合不锈钢封头加工。
B、冷加工不会产生冷却收缩导致的尺寸变化,形状规整,尺寸精确且一致性好;
热加工成形会导致模具受热膨胀和封头冷却收缩,尺寸难以控制且一致性差。
C、封头冷加工成形后表面维持原有材料的光洁表面,外观漂亮。
热加工封头成形后的表面氧化皮严重,且难以去除。