淬火内应力 (intra-stress from quenching) 淬火过程中工件内部产生的应力。工件不同部位变温速度的差异是内应力的来源。淬火冷却时，变温速度的不均匀性最大，引发的内应力也最大，故淬火内应力实际上是淬冷过程的内应力。 热应力和组织应力 材料按其热膨胀规律，在冷却时发生收缩。相邻两部位降温速度不同，导致冷却过程的任-时刻比容的差异，相互产生应力，称为热应力。马氏体的比容大于奥氏体，在马氏体转变时，随马氏体量增多，工件发生膨胀。相邻部位冷却到马氏体转变点Ms的时间不同，或者在Ms以下冷却速度不同，由于钢中马氏体转变的变温转变特性(见马氏体转变)也将产生内应力，称为组织应力。热应力和组织应力方向正好相反。在Ms以上，仅存在热应力机制，在Ms以下两种机制同时发生，但由于马氏体相变引起的线膨胀量大于热膨胀(约-个数量级)，所以Ms点以下组织应力机制起主要作用。 工件淬火冷却时，外层冷却快，心部慢；薄壁部位冷却快，厚壁部位冷却慢；冷却介质与工件的相对流动情况也影响冷却的均匀性；冷却烈度越大，不均匀性越大。上述种种，加上高低温(Ms以上和以下)阶段两种内应力机制，使工件淬火冷却时内应力的形成和发展极其复杂。 当应力超过屈服极限时，将发生局部塑性变形。因而，最高应力值取决于受力部位的屈服极限。多余的尺寸差异将转化为塑性变形，如材料的塑性不良，则内应力将迅速超过断裂强度而导致开裂。Ms以上，由于温度高及钢处于奥氏体状态，屈服强度低，塑性良好，热应力多表现为工件的变形；Ms以下马氏体量随温降而增多，塑性迅速下降，组织应力可达很高值，且可导致工件开裂。 最简模型 如图1a所示。设有横截面为形状对称的棒状工件，按轴线(点划线)分成上下(I、Ⅱ，尺寸相同)两半部，施以不同速度的冷却，如Ⅱ相当于均匀地喷液淬冷，而I相当于空冷；设I、Ⅱ两部分在整个冷却过程中内部温度是均匀的，降温曲线如图1b。研究I、Ⅱ两部分在全过程中轴向受力的变化。 热应力及变形 内应力的变化可分为3个阶段：(1)从开始冷却τ0到I、Ⅱ温差达到最大的时间τ1。Ⅱ的先期收缩使其本身受张应力，同时I受压应力，由τ0至τ1逐渐增大。由于I、Ⅱ截面积相同，σI和σⅡ曲线是对称的。特别要注意到，在τ1之前，对于钢铁等屈服强度瓯不高的材料，两部分都将发生轴向的塑性变形，Ⅱ为拉伸，I为压缩，在τ1达到最大值。(2)从τ1至τ2(零应力点)。Ⅱ的降温速度减慢，I则增快，使应力逐渐松弛。零应力点是这样-种状态：温度差所对应的尺寸差，正好被Ⅱ的伸长(弹、塑变形)和I的缩短所抵消。(3)从τ2至τ3(室温)。I的降温速度继续大于Ⅱ，使τ1～τ2间的冷缩特征延续下来。由于起点是零应力状态，从-开始就使I进入张应力状态，Ⅱ为压应力态，弹性和塑性变形亦反向。过程-直进行到I、Ⅱ都降到室温，终态的应力值与材料在室温下的屈服强度相对应，称为残留热应力。 最简模型的热应力弯曲变形，在τ1状态，曲率中心在Ⅱ方(向I方弓出)。如果全过程只有弹性变形，无塑性变形，则零应力点将移至τ3(均温点)，并且弯曲量逐渐减少至零。非均温时零应力点的出现正是τ0～τ1间发生了塑性变形的反映。I的塑性压缩和Ⅱ的塑性伸长，导致冷却的后期产生弯曲的反向：向冷却快的Ⅱ方弓出。类似的现象在生产中是常见的。