本次试验通过对不同厚度不同配比的不锈钢和碳钢的复合材料进行研究。得出一些客观的规律结果进行分析。通过本次试验对于不锈钢加碳钢的复合材料有了一定的了解,对于金属复合材料大体上也有了一定的了解。
1。2 残余应力的定义
残余应力是指物体在不受外界条件影响下,材料的内部具有的一种可以使自身达到平衡的应力系统,属于固有应力或者是内应力[7]。外力作用,温度差,相变等都会引起残余应力的变化。
1。2。1 残余应力是如何产生
材料在加工时肯定会用到各种加工工艺,这些加工工艺多半是有外力和热的作用。当材料加工完成后,环境因素虽然消失,但是环境因素对于材料的影响却无法消失。这时就会产生残余应力[8]。
一些生产工艺如轧制、挤压,切削,锻造,冲压等等加工工艺都会是材料出现残余应力。而产生残余应力大致有三点原因:
(1) 金属相变导致产生残余应力
当材料受热温度可以达到因起相变的变化时,由于相变产生的不均匀,或者生出多种相变组织时,不同的相组织具有不同的密度,就会导致材料产生残余应力。
(2) 冷塑性变形导致产生的残余应力
在材料冷加工时,材料表面收到外力作用而发生变形,材料内部处于弹性形变,当外力消失时,金属内部弹性形变回复成原始态,但是材料表面无法恢复原始态,此时这种状况就会形成残余应力,且残余应力在表面产生。
(3) 热塑性变形导致产生残余应力
材料在热加工时,由于温度不均匀,表面升温快,内部升温慢,热胀冷缩,导致表面产生应力。而当加热完成后,开始降温,温度又不均匀,表面温度下降快,材料内部温度下降慢,表面想要收缩,内部却膨胀着,这样就会产生残余应力[9]。
1。2。2残余应力的危害
残余应力用通俗的话讲就是材料内部一直有力时之处于紧绷着的状态,这样会使材料的强度降低,产生危害[10]。诸如会发生:断裂,开裂、变形等情况。再者,如果长时间静置内部的残余应力会得到自然而缓慢的释放。这样材料的加工尺寸、疲劳强度等方面就会发生变化。使其性能降低[11]。
1。 残余应力对材料结构的影响:残余应力是材料内应力,也就是说没有外力的作用下内部具有的力。因此,如果残余应力较大的材料在加工成零件进行使用时在外力的作用下导致在此发生性变和残余应力的叠加,就会使零件的性能降低,甚至产生缺陷。而一旦产生了缺陷,如内部的裂纹等,甚至可能会使零件损坏酿成事故。
2。 残余应力对材料刚度的影响:当具有残余应力零件工作时,受到外力作用,而恰巧外力与残余应力叠加达到临界点,就会使材料发生变形。对于一些高精度零件或者有较高要求的设备时,这一点变形可能就会产生无法估量的损失。
3。 残余应力对材料稳定性的影响:有与残余应力会带材料的刚度有影响,而材料使用过程中残余应力又会释放,这些因素叠加在一起会对材料的稳定性有一定的影响。
4。 残余应力对材料断裂韧性的影响。近年来有研究表明,残余应力会对试样的断裂韧性造成影响。比如在做试样拉伸实验中,对拉力会有影响。可能会增加材料的断裂韧性。
1。2。3影响残余应力的因素
材料在切削过程中,表面的切削裂纹和残余应力有一定的关联。当切片与材料表面摩擦,产生的摩擦力大于材料的临届强度时,材料表面就会产生裂纹。裂纹回事材料的性能大大降低。