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核心機(jī)制：溫度調(diào)控下的 “內(nèi)應(yīng)力釋放三階段”
去應(yīng)力退火的本質(zhì)是通過(guò) “加熱升溫 - 保溫?cái)U(kuò)散 - 緩冷穩(wěn)定”，為金屬原子提供 “運(yùn)動(dòng)能量”，使內(nèi)應(yīng)力通過(guò) “塑性變形” 與 “原子擴(kuò)散” 兩種方式釋放，具體過(guò)程分為三個(gè)階段，且每個(gè)階段均需適配大型焊接件的結(jié)構(gòu)特性：
階段 1：加熱升溫 ——“軟化金屬，降低應(yīng)力門(mén)檻”
將大型焊接件緩慢加熱至去應(yīng)力退火溫度（通常為 550-650℃，約為母材熔點(diǎn)的 0.4-0.5 倍，如 Q345 鋼去應(yīng)力溫度 580-620℃），此階段的核心作用是 “降低金屬屈服強(qiáng)度，為應(yīng)力釋放創(chuàng)造條件”：
溫度與屈服強(qiáng)度的關(guān)系：金屬的屈服強(qiáng)度隨溫度升高而顯著下降（如 Q345 鋼常溫屈服強(qiáng)度約 345MPa，600℃時(shí)降至 100-120MPa），當(dāng)加熱至去應(yīng)力溫度時(shí)，焊接區(qū)的殘余拉應(yīng)力（通常 200-300MPa）會(huì)超過(guò)此時(shí)的屈服強(qiáng)度，使金屬進(jìn)入 “塑性變形狀態(tài)”—— 原本因拘束無(wú)法自由收縮的焊接區(qū)，可通過(guò)微小的塑性流動(dòng)（如晶界滑移、位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)）緩解應(yīng)力；
大型件的升溫控制關(guān)鍵：需采用 “階梯式升溫”（升溫速率 50-100℃/h，壁厚＞50mm 時(shí)降至 30-50℃/h），避免工件內(nèi)外溫差過(guò)大（控制內(nèi)外溫差≤50℃）：若升溫過(guò)快，工件外層受熱膨脹快，內(nèi)層膨脹慢，會(huì)產(chǎn)生 “新的熱應(yīng)力”（與原有殘余應(yīng)力疊加，可能導(dǎo)致開(kāi)裂）；例如 200mm 厚的壓力容器殼體，從室溫升至 600℃需 10-12 小時(shí)，確保內(nèi)外溫度同步升高，不額外增加應(yīng)力負(fù)擔(dān)。
階段 2：保溫?cái)U(kuò)散 ——“原子運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)應(yīng)力均勻化”
當(dāng)工件整體溫度達(dá)到去應(yīng)力退火溫度后，進(jìn)入保溫階段（保溫時(shí)間根據(jù)工件厚度與應(yīng)力水平確定，通常為 2-4h/100mm 壁厚，如 100mm 厚的車架焊接件需保溫 2-4 小時(shí)），此階段是內(nèi)應(yīng)力釋放的核心，通過(guò) “原子擴(kuò)散” 與 “組織穩(wěn)定” 實(shí)現(xiàn)應(yīng)力均勻化：
原子擴(kuò)散緩解應(yīng)力：高溫下金屬原子的熱運(yùn)動(dòng)能量顯著提升，可突破晶界阻礙進(jìn)行擴(kuò)散 —— 焊接區(qū)因冷卻收縮產(chǎn)生的 “晶格畸變”（內(nèi)應(yīng)力的微觀表現(xiàn)），會(huì)通過(guò)原子擴(kuò)散逐漸恢復(fù)正常晶格結(jié)構(gòu)：例如焊縫中心的 “過(guò)飽和空位”（焊接冷卻快導(dǎo)致原子排列不規(guī)整），會(huì)向應(yīng)力較低的母材區(qū)擴(kuò)散，晶格畸變程度降低，宏觀內(nèi)應(yīng)力隨之釋放；
應(yīng)力重新分布與松弛：保溫過(guò)程中，焊接區(qū)的高應(yīng)力會(huì)通過(guò) “塑性變形” 向低應(yīng)力區(qū)傳遞，最終實(shí)現(xiàn)整體應(yīng)力均勻化：大型焊接件的應(yīng)力集中區(qū)（如焊縫熔合線、角焊縫根部），會(huì)通過(guò)晶界滑移產(chǎn)生微小塑性變形，將局部過(guò)高的應(yīng)力（如 300MPa）降至 100MPa 以下，且應(yīng)力分布從 “局部集中” 變?yōu)?“整體均勻”；
組織穩(wěn)定輔助去應(yīng)力：部分低碳鋼或低合金鋼焊接件，在保溫階段還會(huì)發(fā)生 “析出相變”（如滲碳體從鐵素體中析出），相變過(guò)程中原子的重新排列可進(jìn)一步消除組織應(yīng)力，同時(shí)穩(wěn)定金相組織（避免后續(xù)冷卻時(shí)因組織變化再次產(chǎn)生應(yīng)力）。
階段 3：緩冷穩(wěn)定 ——“抑制應(yīng)力再生，鎖定釋放效果”
保溫結(jié)束后，需采用緩慢冷卻（冷卻速率 20-50℃/h，至 300℃以下可自然冷卻），核心目的是 “避免冷卻過(guò)程中重新產(chǎn)生熱應(yīng)力”，確保已釋放的內(nèi)應(yīng)力不會(huì)因溫度變化再次積聚：
緩冷與應(yīng)力再生的關(guān)系：若冷卻過(guò)快，工件外層冷卻收縮快，內(nèi)層冷卻收縮慢，會(huì)像焊接時(shí)一樣產(chǎn)生 “新的熱應(yīng)力”，抵消之前的去應(yīng)力效果；緩冷可使工件內(nèi)外溫度同步下降，收縮均勻，無(wú)額外應(yīng)力產(chǎn)生；
大型件的緩冷控制關(guān)鍵：對(duì)于體積龐大、壁厚不均的工件（如風(fēng)電塔筒），需采用 “爐內(nèi)緩冷” 或 “覆蓋保溫棉緩冷”：爐內(nèi)緩冷通過(guò)逐步降低爐溫（每小時(shí)降 30-50℃），確保工件溫度隨爐溫同步下降；若為露天退火（如超大型車架），需在工件表面覆蓋硅酸鋁保溫棉，減緩散熱速度，避免局部快速冷卻；
最終應(yīng)力狀態(tài)：緩冷至室溫后，大型焊接件的殘余內(nèi)應(yīng)力可降低 60%-80%（如原本 250MPa 的焊縫拉應(yīng)力，降至 50-100MPa），且應(yīng)力分布均勻，后續(xù)加工或服役時(shí)不易因應(yīng)力釋放導(dǎo)致變形或開(kāi)裂。