Остаточные напряжения и разрушение металла

Abstract

Остаточные напряжения, возникающие после снятия различного рода воздействий на деформируемое тело (кристаллизация слитка; обработка давлением; сварка; резание; химико-термическая, термическая и термомеханическая виды обработки; ускоренный нагрев и охлаждение и т.п.), оказывают существенное влияние на долговечность изделий и точность их размеров. Разрушение металла под воздействием остаточных напряжений является, как правило, хрупким и зависит от относительных значений интенсивности остаточных касательных напряжений s To / и среднего нормального остаточного напряжения s o / . Здесь To – интенсивность касательных остаточных напряжений; o - среднее нормальное остаточное напряжение, а s – сопротивление деформации при чистом сдвиге. Существенное влияние на долговечность изделий оказывает величина поврежденности металла , характеризующая состояние дислокационной структуры и плотность распределения микропор и микротрещин в единице объема. Важными факторами разрушения металла являются химический и фазовый составы, а также зеренная структура. Для бездефектного металла поврежденность равна нулю =0, а в момент макроразрушения =1. Значения поврежденности * и ** связаны с критериями микроразрушения металла. В диапазоне изменения поврежденности 0 * наблюдается интенсивное увеличение плотности дислокаций и сопротивления деформации. Стимулирование процессов возврата и особенно рекристаллизации путем нагрева металла после деформации приводит к полному "залечиванию" поврежденности металла. В диапазоне изменения поврежденности * ** и особенно при ** 1 наблюдается появление микропор, микротрещин и микрополостей, которые при температурах возврата не залечиваются, но могут быть устранены при рекристаллизации с наложением объемного напряжения сжатия. Этот процесс стимул ируется пластической деформацией.