Această diplomă de licență este dedicată studiului relaxării de stres și a influenței tratamentului termomecanic asupra rezistenței la relaxare a metalelor și aliajelor. Lucrarea de absolvire constă într-o notă explicativă pe 87 de coli de format A4, incluzând 21 ilustrații, 16 surse de literatură și o secțiune grafică realizată pe 4 foi de format A1.
1 Natura fizică și mecanismele de relaxare a stresului în metale și aliaje
1.1 Fenomenul relaxării stresului
1.2 Caracteristici ale relaxării stresului și al fluajului
1.3 Relaxarea stresului și temperatura
1.4 Bazele Rezistenței de Relaxare a Materialelor Metalice
1.5 Relația dintre relaxarea stresului și fluaj
2 Metode pentru studierea relaxării stresului
2.1 Relaxare în tensiune și compresie
2.2 Relaxare în îndoire și în torsiune
Relaxarea în arcuri elicoidale
3 Influența factorilor diferiți asupra procesului de relaxare a stresului și a criteriilor acestuia
3.1 Influența tensiunii inițiale asupra cursului procesului de relaxare
3.2 Influența timpului asupra cursului procesului de relaxare a stresului
3.3 Efectul temperaturii asupra procesului de relaxare a stresului
3.4 Factorul de scalare
3.5 Principalele criterii de relaxare a stresului
4 Influența tratamentului termomecanic asupra stabilității de relaxare a oțelurilor și a aliajelor
Efectul pozitiv al TMO asupra stabilității relaxării
4.2 Transformări structurale în procesul de relaxare a stresului
Lista surselor utilizate
Printre materialele rezistente la căldură și structurale utilizate în multe industrii, oțelul și aliajele (mai puțin metale pure) care lucrează în condiții de relaxare la diferite temperaturi ocupă un loc important.
Pentru a obține materiale cu stabilitate ridicată la relaxare, este necesar să se cunoască mecanismul și principalele regularități ale procesului de relaxare a stresului, precum și factorii care îl influențează.
Studiile teoretice și experimentale efectuate în ultimii ani în domeniul relaxării stresului în materialele metalice ne-au lărgit semnificativ cunoștințele despre acest proces.
O contribuție importantă la studiul fenomenului de relaxare a stresului a fost făcută de oamenii de știință ruși N.S. Kurnakov, N.N. Davideikov, Ya.I. Frenkel, S.I. Gubkin, S.T. Kopobeevsky, I.A. Oding, BM. Rovinsky, Yu.N. Rabotnov, L.M. Kachanov, B.P. Finkelstein și colab.
Termenul de relaxare a tensiunilor este în mod obișnuit înțeleasă ca o reducere spontană a eforturilor mecanice într-un metal (la dimensiuni lineare constante). Astfel de solicitări sunt create în special atunci când se montează unități de mașini și instalații pentru a asigura funcționarea normală a acestora din urmă (de exemplu, elemente de fixare, arcuri) sau în mod inevitabil în timpul procesului de fabricare a pieselor (solicitări de proces).
In mod specific, stresul relaxarea poate apărea atunci când a plecat o parte matură după tratamentul termic la călire temperatură scăzută, cu încărcare variabilă într-o amplitudine predeterminată de deformare și așa mai departe. D. Studiile efectuate in ultimii ani au arătat că relaxarea stresul poate avea loc în diferite metale și aliaje la temperaturi normale, ridicate și, în unele cazuri, la temperaturi negative. Se stabilește posibilitatea de distrugere a părților care lucrează în condiții de relaxare a stresului.
Se poate considera că relaxarea stresului (cum ar fi fluajul) este rezultatul atât a proceselor de translație cât și a difuziei. Procesele de primul tip sunt asociate cu mișcarea de cooperare a unui grup de atomi (de exemplu, de-a lungul planurilor de schimburi etc.). Procesele de tipul al doilea - cu mișcarea individuală a atomilor individuali, atât la granițele granulelor structurii principale, cât și pe întregul volum al policristalului. Rolul predominant al acestui sau acelui fenomen care controlează procesul de relaxare depinde de temperatura de funcționare și de nivelul eforturilor de lucru.
Este recomandabil să se distingă tensiunile makrorelaksatsiyu (în detaliu material), realizat de condițiile macro-fluaj care exclud modificările dimensiunilor liniare ale piesei și tensiunile mikrorelaksatsiyu procesele induse microcreep atât între elementele microstructurii (relaxare tip 2-a) și în interiorul lor (relaxare Al treilea tip). Relaxarea macro a tensiunilor într-o parte poate fi cauzată de procesele de microrelaxare a elementelor structurale.
Rezistența materialului de relaxare a tensiunilor poate fi mărită prin: tratament termic care asigură structura optimă pentru stabilitatea relaxării; stabilizarea, cresterea rezistentei la relaxare (si creep) in prima etapa a procesului; procesarea termomecanică; încărcarea repetată.
Se poate presupune că obținerea informațiilor necesare privind caracteristicile rezistenței la relaxare a diferitelor materiale structurale în următorii ani se va realiza în două moduri.
În primul rând, testarea directă a acestor materiale pe relaxarea tensiunilor asupra metodelor existente (inclusiv cele mai comune în laboratoare on-Shih inele de rezistență egală cu metoda de încercare de încovoiere) pentru durate ce corespund datelor vieti intregi sau se apropie de ea.
În al doilea rând, utilizarea metodelor computationale pentru estimarea rezistenței la relaxare (caracterizată prin fluaj cu tensiune alternativă) din testele de fluaj (la tensiune constantă). De exemplu, caracteristicile de relaxare pentru condițiile de încărcare unică pot fi calculate cu suficientă precizie de către teoriile de întărire sau de curgere. Propagarea computerelor electronice va face posibilă utilizarea pe scară largă a curbelor de fluaj primare pentru determinarea caracteristicilor de relaxare. Ambele direcții sunt legitime și nu se exclud reciproc.
Astfel, în cazul în care aliajul este dezvoltat sau cercetat pentru piese care funcționează sub sarcină severă (detensionare posibil), este recomandabil să se efectueze testul nu se strecoare și relaxare ca acesta din urmă este mult mai puțin consumatoare de timp, mai ales atunci când inele de testare egală rezistență la încovoiere (în conformitate cu I. A. Odingu) sau arcuri (în conformitate cu AA Chizhik). În acest din urmă caz, rezultatele testelor de relaxare sunt utilizate chiar și pentru determinarea calculată a caracteristicilor fluajului. Mai mult, deoarece metodele propuse pentru determinarea rezistenței de retransmitere relaxarea calculată nu au găsit încă o gamă suficient de largă de aplicații, efectuarea de teste adecvate pentru evaluarea acestei caracteristici este indispensabilă.
1 Natura fizică și mecanismele de relaxare a stresului în metale și aliaje
Corpul cristalin, tradus prin acțiunea forțelor externe într-o stare de echilibru, întotdeauna tinde să revină la starea de echilibru. Procesul de tranziție a unui corp cristalin dintr-o stare de echilibru la o stare de echilibru se numește un proces de relaxare.
Într-un corp ideal (fără defecte) cu un singur cristal, toate procesele cauzate de acțiunea forțelor externe sunt reversibile. Dar fără eliberarea corpului de acțiunea forțelor externe, dorința de a reveni la echilibru în cristale perfecte pot fi realizate numai în condițiile în care atomii de sub influența fluctuației de căldură depăși bariera de energie, sau în cazul în care un singur cristal este împărțit în subgrains. În cristalele reale, procesele de relaxare se datorează prezenței defectelor în rețeaua de cristal.
În cazul în care deformarea elastică a solidelor cristaline cu orice viteză finită crește nivelul de energie liberă și se mută într-o stare de neechilibru termodinamic. Numai un corp elastic perfect, la un infinit de lent deformare (cvasi-statică) nu se va produce împrăștierea de energie elastică și deformare elastică redus de stres este complet reversibil pentru care Legea lui Hooke deține :. aproximativă
Pentru solide cristaline reale, încărcate în domeniul elastic, această relație este, strict vorbind, nu este acceptabil, deoarece datorită prezenței defectelor ei aproape întotdeauna există o schimbare a echilibrului termodinamic într-o stare de echilibru. Astfel de abateri de la comportamentul elastic sunt de obicei numite termenul general "imperfecțiuni elastice" sau "fenomene de inelasticitate". Procesele de inelasticitate care se dezvoltă în timp către starea de echilibru sunt procese de relaxare.
procesele de relaxare dezvoltă diferit în funcție de proprietățile corpului, tipul de deformare și condițiile în care apar și apar sub formă de aftereffect elastică, frecare internă, stres relaxare.
1.1 Fenomenul relaxării stresului
În prima jumătate a secolului trecut, s-au observat faptele de reducere spontană a stresului intern. Potrivit lui Poisson, în lichide, de ceva timp, presiunea externă este echilibrată sau relaxată continuu. Răspândind această idee pe substanțe solide, K. Maxwell a sugerat că scăderea (sau relaxarea) tensiunilor în funcție de timp este proporțională cu magnitudinea stresului. El a privit solidul ca un sistem elastic-vâscos care combină corpul perfect elastic al lui Hooke și corpul perfect vâscos al lui Newton. În consecință, conform lui Maxwell, schimbarea (relaxarea) tensiunii în timp trebuie să respecte legea:
unde se caracterizează constant rata de relaxare;
E este modulul de elasticitate;