ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Уменьшение остаточных напряжений при отжиге из "Теория термической обработки металлов " Избыточная энергия в упругодеформированных областях может понизиться без нарушения целостности тела, если разрядка остаточных напряжений произойдет путем пластической деформации. Следовательно, чтобы добиться полного или частичного снятия остаточных макронапряжений в изделии, необходимо вызвать в нем пластическое течение. [c.114] Остаточные напряжения при отжиге уменьшаются двумя путями 1) вследствие пластической деформации в условиях, когда эти напряжения превысят предел текучести, и 2) в результате ползучести при напряжениях меньше предела текучести. [c.114] Нижняя температурная граница уменьшения остаточных напряжений вследствие сдвиговой деформации — ие очень четкая, так как в разных участках тела действуют разнообрааные по величине остаточные касательные напряжения. [c.115] При напряжениях выше предела текучести генерируется множество дислокаций, скольжение которых приводит к очень быстрой пластической деформации. Можно считать, что степень разрядки остаточных напряжений по такому механизму определяется температурой отжига, а с его продолжительностью. [c.115] Длина образца, находящегося в захватах машины, остается неизменной. Напряжения в нем снижаются потому, что упругая деформация уменьшается при одновременном и равном увеличении пластической деформации, развивающейся в условиях ползучести. Релаксация лри заданной общей деформации раавивается путем ползучести при падающем напряжении. [c.115] В детали, в которой остаточные напряжения меньше предела текучести, упругая деформация также может с течением времени переходить в пластическую. [c.115] В области температур, где остаточные напряжения меньше предела текучести (ниже на рис. 65), ползучесть является единственно возможным механизмом их уменьшения. При напряжениях меньше предела текучести не происходит массового размножения и массового скольжения дислокаций. Медленное пластическое течение осуществляется перемещением ограниченного числа легкоподвижных дислокаций. Встречаясь с препятствиями (отдельными сидячими дислокациями, дислокационными сплетениями, дисперсными частицами, границами зерен), скользящие дислокации тормозятся. Исчерпание легкоподвижных дислокаций приводит к затуханию ползучести, а уменьшение остаточных напряжений еще более усиливает это затухание. [c.115] Остаточные напряжения в изделиях несколько снижаются вследствие ползучести и при комнатной температуре. Чем выше температура, тем больше термические флуктуации, и теад быстрее и полнее уменьшаются остаточные напряжения (рис. 66). [c.116] РЫХ предел текучести становится меньше остаточных напряжений, то В1начале происходит быстрая разрядка напряжений до величины предела текучести вследствие массового размножения и скольжения дислокаций, а затем этот механизм пластической деформации сменяется ползучестью, приводящей к постепенной и затухающей во времени релаксации напряжений. [c.116] Быстрая разрядка остаточных напряжений при повышенных температурах иногда бывает опасной, так как из-за неоднородного распределения напряжений по сечению и длине изделия она может привести к нарушению равновесия внутренних сил и моментов, сопровождающегося короблением. Идеальна для отжига релаксация напряжений в ее классическом виде, когда медленная пластическая деформация нарастает при одновременном и равном уменьшении упругой деформации так, что линейные размеры в направлении действия сил не изменяются. [c.116] Чем выше уровень исходных напряжений, тем быстрее в первый период происходит их разрядка и тем больше опасность коробления. [c.116] Продолжительность отжига для уменьшения напряжений устанавливают опытным путем. Определенной температуре отжига в каждом конкретном изделии соответствует свой конечный уровень остаточных напряжений, по достижении которого увеличивать продолжительность отжига практически бесполезно (рис. 66). [c.116] Кинетику уменьшения остаточных напряжений при сравнении сплавов разного состава удобно изучать в опытах на релаксацию с образцами, растянутыми в машине до заданной деформации. [c.116] При выборе же производственного режима отжига следует прибегать к натурным испытаниям, так как каждая конкретная деталь характеризуется своим распределением остаточных напряжений до и после отжига. [c.117] Если сплав содержит фазы с резко различающимися термическими коэффициентами линейного расширения (силумины,металлокерамические материалы),то по сравнению с обычным отжигом более эффективен циклический отжиг с обработкой холодом. Такой комбинированной термообработке подвергают детали, к которым предъявляют особо жесткие требования по стабильности размеров во время хранения и эксплуатации высокоточных приборов. Детали из силуминов типа АЛ2 и АЛ9 охлаждают до температур минус 40 — минус 196°С, затем отогревают до комнатной температуры и помещают в печь, нагретую до 150°С (или же сразу переносят в печь). Затем детали охлаждают до комнатной температуры и вновь обрабатывают холодом. В течение трех циклов такой обработки (последней всегда должна быть операция нагрева) остаточные напряжения уменьшаются на 30—70% (наибольщее влияние оказывает первый цикл). Обычный длительный отжиг при верхней температуре термического цикла (150°С) несравненно слабее уменьшает остаточные напряжения. Скорости охлаждения и нагревания на результатах термоциклирования не сказываются. [c.117] Во многих случаях уменьшение остаточных напряжений является побочным процессом, совершающимся при разнообразных операциях термообработки одновременно с основными структурными и фазовыми изменениями. Например, литейные и сварочные напряжения уменьшаются при отжиге, основной целью которого является фазовая перекристаллизация (см. 25). Литейные напряжения уменьшаются при гомогенизационном отжиге. При высоком отпуске стали наряду с основным процессом превращения мартенсита в сорбит уменьшаются закалочные напряжения. Остаточные напряжения, возникшие в результате холодной обработки давлением, уменьшаются при рекристаллизационном отжиге, основной целью которого является снятие наклепа. [c.117] Нагрев для уменьшения остаточных напряжений довольно часто приходится применять как самостоятельную операцию термообработки, которая в этом случае и называется отжигом для уменьшения напряжений. [c.117] В табл. 6 приведены режимы отжига для уменьшения напряжений в различных материалах. Скорости нагрева и особенно охлаждения при отжиге должны быть небольшими, чтобы не возникли новые внутренние термические напряжения. [c.118] Верхнюю границу температурного интервала отжига для уменьшения напряжений определяют экспериментально с учетом тех нежелательных структурных изменений, которые ухудшают механические и другие свойства. [c.118] Вернуться к основной статье