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金属热处理知识课堂

发布时间: 2021-12-16         点击:740次         来源:中国电力科技培训网

176.残余应力与强度、硬度及锈蚀的关系是怎样的?

        答:(1)残余应力和强度

       残余应力会使材料的强度发生较大的变化。如果材料中有残余拉应力,则强度降低 ;有残余压应力,则强度提高。
       比如:抗拉强度为100㎏f ∕㎜2的材料,它本身能抗100㎏f ∕㎜2拉力。当外加拉应力的总合达到这一数值时,材料就应该断裂。但是,如在材料有负20㎏f ∕㎜2的残余压应力,则在100㎏f ∕㎜2的拉应力下不断裂,只有在120㎏f ∕㎜2下才会断裂。
       于此相反,如果材料中有正20㎏f ∕㎜2的残余拉应力,因为已经施加了20㎏f ∕㎜2的拉应力,所以在80㎏f ∕㎜2的外力作用下就断裂了。这就是说,残余压应力使材料强度提高,残余拉应力使材料强度减弱。 
       残余压应力好比储蓄,而残余拉应力好比是借债 。因此很有必要大力应用残余压应力。
      (2)残余应力和疲劳强度
所谓疲劳,就是在反复载荷作用下材料的破坏现象。耐疲劳的抗力就是疲劳强度。疲劳强度和抗拉强度有密切的关系。疲劳强度约为抗拉强度的1/2,因此疲劳强度也受残余应力的影响。
       对于承受反复弯曲的材料来说, 事先造成表面残余压应力,会使弯曲疲劳强度大大提高。象表面淬火(渗碳淬火、高频淬火、火焰淬火等)和喷丸处理就是利用这一原理来提高表面疲劳强度的。汽车底板弹簧及螺旋弹簧的喷丸处理,旋转轴的高频淬火等就是典型的实例。
      (3)残余应力和硬度
       硬度也是随残余应力的不同而改变的。如果是残余拉应力,就变软;残余压应力就变硬。而且其影响是,残余压应力的效果小,残余拉应力效果大。因此在作硬度测试时,切不可忽视这一点。
      (4)残余应力和腐蚀
       金属材料有残余应力时,就很容易生锈。建筑用的钢筋(软钢)弯曲部位比直的部位更易生锈,这是因为弯曲处有残余应力的缘故。另外象铁板上冲孔的周围或焊接部位都有残余应力,也很容易生锈。
       有残余应力的部位发生锈蚀,这一现象叫应力腐蚀。应力腐蚀有时会使工件受力部位产生裂纹,这叫应力腐蚀开裂(S.C.C)。由于钢材是在拉应力下破坏的,所以,有残余应力的部位承受着锈蚀和开裂的双重威胁。
       可以利用有残余应力部位更容易锈蚀这一现象来进行大型构件的残余应力分布的检验。例如:将大型的焊接油罐浸入海水中,根据表面生锈情况就可以推断哪里有残余应力。这就是残余应力和锈蚀关系的巧妙利用 。


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