Отжиг для уменьшения напряжений

Холоднокатаные листы и штамповки из меди, никеля, титана и деформируемых сплавов на их основе отжигают для уменьшения остаточных напряжений при температурах не выше точки начала рекристаллизации, чтобы сохранить высокие прочностные характеристики наклепанного металла.

Отжиг для уменьшения напряжений широко применяют к латуням, содержащим более 20% Zn, так как они характеризуются сильной склонностью к коррозии под напряжением («сезонная болезнь»).

Выше уже отмечалось, что температуры отжига для уменьшения напряжений у алюминиевых сплавов находятся между температурами старения и закалки. В этом температурном интервале в термически упрочненных изделиях значительно снижаются прочностные характеристики, поэтому к изделиям из деформируемых алюминиевых сплавов отжиг для уменьшения напряжений применяют редко.

Иногда для предотвращения поводки изделия из-за удаления слоя металла перед окончательной (чистовой) обработкой резанием применяют отжиг при 350 — 370 °С. Если слитки непрерывного литья из деформируемых алюминиевых сплавов не подвергались гомогенизационному отжигу, то перед разрезкой на мерные заготовки для уменьшения остаточных напряжений их еле дует отжечь при 300 — 350 °С во избежание опасного разрушения слитков при резке.

Отливки из некоторых алюминиевых сплавов, например детали точных приборов, для стабилизации размеров подвергают уменьшающему литейные напряжения отжигу при 230 — 300 °С.

Чтобы снизить закалочные напряжения в плитах, штамповках и других деталях из алюминиевых сплавов, которые нельзя отжечь из-за недопустимости разупрочнения, можно применить обработку холодом с тепловым ударом.

Закаленное изделие помещают в жидкий азот (— 196 °С), а затем быстро нагревают до невысоких температур в кипящей воде или струе пара. Градиент температур при быстром нагреве противоположен градиенту температур при закалке, и возникающие при нагреве термические напряжения уменьшают закалочные. После такой обработки можно проводить обычное упрочняющее старение. Указанный оригинальный способ уменьшения закалочных напряжений пока не нашел применения.

К крупногабаритным изделиям, например к сварным конструкциям, которые невозможно поместить в обычные печи, иногда применяют местный отжиг с нагревом пламенем газовой горелки или другими способами. При этом следует учитывать, что местный отжиг может создать новые сильные напряжения из-за неизбежного перепада температур.

Для уменьшения сварочных напряжений в особо ответственных громоздких конструкциях строят специальные печи с большим рабочим пространством для помещения в них целиком всего изделия.

Отжиг для уменьшения остаточных напряжений широко применяют в технике. Он уменьшает вредные остаточные растягивающие напряжения, особенно опасные при объемном напряженном состоянии, позволяет повысить допустимые внешние нагрузки, повышает сопротивляемость усталости и ударным нагрузкам, снижает склонность к хрупкому разрушению, межкристаллитной коррозии и коррозионную усталость, стабилизирует размеры и предотвращает коробление и поводку изделий.

«Теория термической обработки металлов»,
И.И.Новиков

Механизм эффективного уменьшения остаточных напряжений

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…

Использование отжига для уменьшения напряжений

Использование отжига для уменьшения напряжений лимитируется теми нежелательными структурными и фазовыми изменениями, которые могут произойти при нагреве. Например, чтобы достаточно полно снять закалочные напряжения в изделиях из термически упрочняемых алюминиевых сплавов, необходимо нагревать их до температур около 230 — 260 °С. Но при таких температурах в алюминиевых сплавах происходит перестаривание, сопровождающееся снижением прочности, а у…

Уменьшение остаточных напряжений при отжиге

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. Остаточные напряжения при отжиге уменьшаются двумя путями: вследствие пластической деформации в условиях, когда эти напряжения превысят предел текучести; в…

Флуктуации тепловой энергии

Флуктуации тепловой энергии активируют скольжение. С увеличением продолжительности отжига они вовлекают в скольжение менее благоприятно расположенные дислокации, помогают дислокациям преодолевать и обходить препятствия пересечением дислокаций леса и поперечным скольжением. При температурах отжига выше 0,5 Тпл препятствия обходятся дислокациями также переползанием, как и при обычной высокотемпературной ползучести. Остаточные напряжения в изделиях несколько снижаются вследствие ползучести и…

Возникновение и роль остаточных напряжений

Причинами возникновения внутренних макронапряжений являются неодинаковая деформация или разное изменение удельного объема в различных точках тела. Следующий простой пример поясняет возникновение остаточных напряжений при неодинаковой пластической деформации в разных участках металла. Представим себе, что полоса металла прокатывается в бочкообразных валках, диаметр которых посредине значительно больше, чем по концам. Центральные слои полосы получают большее обжатие, чем…