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 при комнатной температуре. Чем выше температура, тем больше термические флуктуации и тем быстрее и полнее уменьшаются остаточные напряжения.
Старинная практика уменьшения литейных напряжений в чугунных отливках сложной формы состояла в том, что их перед обработкой резанием выдерживали в течение трех месяцев — одного года при комнатной температуре. Однако при этом, как оказалось впоследствии, остаточные напряжения уменьшаются максимум на 15%. Более целесообразно уменьшить литейные напряжения отжигом чугунных отливок при 450 — 600 °С в течение нескольких часов.
Если изделия нагревать до температур (выше t1 на Схеме влияния температуры), при которых предел текучести становится меньше остаточных напряжений, то вначале происходит быстрая разрядка напряжений до величины предела текучести вследствие массового размножения и скольжения дислокаций, а затем этот механизм пластической деформации сменяется ползучестью, приводящей к постепенной и затухающей во времени релаксации напряжений.
Быстрая разрядка остаточных напряжений при повышенных температурах иногда бывает опасной, так как из-за неоднородного распределения напряжений по сечению и длине изделия она может привести к нарушению равновесия внутренних сил и моментов, сопровождающегося короблением. Идеальна для отжига релаксация напряжений в ее классическом виде, когда медленная пластическая деформация нарастает при одновременном и равном уменьшении упругой деформации так, что линейные размеры в направлении действия сил не изменяются.
Чем выше уровень исходных напряжений, тем быстрее в первый период происходит их разрядка и тем больше опасность коробления.
Продолжительность отжига для уменьшения напряжений устанавливают опытным путем. Определенной температуре отжига в каждом конкретном изделии соответствует свой конечный уровень остаточных напряжений, по достижении которого увеличивать продолжительность отжига практически бесполезно.
Уменьшение остаточных напряжений
Уменьшение остаточных напряжений (а) с увеличением
времени выдержки при двух температурах (t2 > t1).
Кинетику уменьшения остаточных напряжений при сравнении сплавов разного состава удобно изучать в опытах на релаксацию с образцами, растянутыми в машине до заданной деформации.
При выборе же производственного режима отжига следует прибегать к натурным испытаниям, так как каждая конкретная деталь характеризуется своим распределением остаточных напряжений до и после отжига.
«Теория термической обработки металлов»,
И.И.Новиков