怎样检测真空热处理后金属材料的内部残余应力？

真空热处理虽能减少变形，但残余应力仍可能影响工件寿命。检测方法包括破坏性和非破坏性技术，需根据材料和应用选择合适方案。

残余应力的来源

热应力：加热/冷却不均导致（如厚壁零件心表温差大）。

相变应力：如马氏体转变伴随体积膨胀，产生局部应力。

机械约束：夹具过紧可能导致附加应力。

检测方法对比

方法 原理 精度 适用场景

X射线衍射（XRD） 晶格应变测量 ±10 MPa 实验室高精度检测

中子衍射 深层穿透测量 ±5 MPa 航空航天大型部件

超声法 声速与应力关联 ±20 MPa 在线快速检测

钻孔法（破坏性） 应变释放测量 ±15 MPa 局部应力分析

案例：航空涡轮盘经XRD检测发现真空热处理后残余应力降低50%（对比传统淬火）。

工艺优化以减少残余应力

分级淬火：如模具钢先气淬至500℃，再缓冷。

去应力退火：在600~700℃保温2~4小时，可消除80%以上残余应力。

有限元模拟（FEM）：预测冷却过程应力分布，优化装炉方式。

真空热处理可以结合检测与工艺调整，可确保关键部件（如人工关节、精密齿轮）的长期稳定性。