Tensiuni interne în oțelul întărit
Distribuția inegală a temperaturilor pe secțiunea produsului în timpul răcirii rapide este însoțită de o schimbare neuniformă a volumului. Suprafețele stratului se contractă mai repede decât straturile interne. Cu toate acestea, compresia straturilor de suprafață este împiedicată de straturile interioare. Aceasta conduce la formarea tensiunilor de întindere în straturile de suprafață (adică dispariția după îndepărtarea încărcăturii), iar în straturile interioare, solicitările de compresiune.
După ce suprafața sa răcit și schimbarea volumului este oprită, nucleul va continua să se confrunte cu contracție termică. În consecință, tensiunile încep să scadă și, la un moment dat, semnul stresului de pe suprafață și al miezului se va schimba. După răcirea finală, tensiunile reziduale la compresiune sunt obținute pe suprafață, iar eforturile de tensiune din miez (figura 1a). Apariția tensiunii reziduale este un rezultat al tensiunii temporare nu sunt doar rezistente, dar, de asemenea, într-o anumită măsură, non-simultaneitatea și straturi de deformare plastică inegale în secțiunea transversală.
Fig.1. Schema schematică a tensiunilor reziduale:
a - termică; b - structural; c - total
Să luăm acum în considerare condițiile de formare a solicitărilor structurale cu rigiditate completă. În același timp, solicitările termice nu vor fi luate în considerare condițional.
La întărirea oțelului, atât presiunea termică cât și cea structurală apar simultan, care rezumă (figura 1c). În această schemă, solicitările termice au fost mai mari decât cele structurale, astfel încât la suprafață s-au format tensiuni de compresie. Cu toate acestea, în funcție de relația dintre solicitările termice și structurale, pot fi obținute diferite diagrame ale tensiunilor totale, iar în straturile de suprafață tensiunile pot avea semne diferite și valori diferite. În multe cazuri, mărimea tensiunilor de fază este mai mare decât cele termice.
Rezistențele reziduale obținute după răcire nu caracterizează solicitările apărute în timpul răcirii (încălzirea) oțelului. Tensiunile reziduale sunt întotdeauna mai mici decât solicitările temporare produse în timpul răcirii.
Dacă mărimea tensiunilor depășește rezistența la rupere și metalul este ușor plastic, tensiunile nu pot fi reduse prin deformarea plastică. Acest lucru cauzează formarea fisurilor. Cele mai periculoase, în același timp, eforturile de întindere la suprafață, care contribuie la formarea fisurilor și la reducerea limitei de anduranță a oțelului.
Tensiunea de întindere apare în principal datorită solicitărilor structurale, care ar trebui căutate pentru a reduce. Rezistențele structurale sunt mai mari cu cât temperatura de răcire și rata de răcire sunt mai mari în intervalul de temperatură Mn și Mk. Pentru a reduce solicitările structurale, este necesar să încetinească viteza de răcire sub punctul Mn și pentru a evita supraîncălzirea oțelului.
REFERINȚE
- Material Science / Yu.M. Lakhtin, V.P. Leontiev. - M. Construcția de mașini. 1980. - 493 p.