ПЛАСТИЧЕСКАЯ ДЕФОРМАЦИЯ, РАЗРУШЕНИЕ, РЕКРИСТАЛЛИЗАЦИЯ И МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА МЕТАЛЛОВ

Напряжении и деформация

Деформацией называется изменение размеров и формы тела под воздействием приложенных сил. Деформация вызывается действием внешних сил, приложенных к телу, или различными физико-механическими процессами, происходящими в самом теле (например, изменением объема отдельных кристаллов при фазовых превращениях или вследствие температурного градиента). При этом напряжение в случае одноосного растяжения с = Р/Р. Сила Р, приложенная к некоторой площадке Р, обычно не перпендикулярна к ней, а направлена под некоторым углом, поэтому в теле возникают нормальные и касательные напряжения (рис. 30,а). Напряжения могут быть: истинными - когда силу относят к сечению, существующему в данный момент деформации и условными - когда силу относят к исходной площади сечения. Истинные касательные напряжения обозначают ( и нормальные 5, а условные соответственно г и а. Нормальные напряжения подразделяют на растягивающие (положительные) и сжимающие (отрицательные).

Наличие в изделии механических надрезов, трещин, внутренних дефектов металла (металлургического, технологического или эксплуатационного происхождения), сквозных отверстий, резких переходов от толстого к тонкому сечению приводит к неравномерному распределению напряжений, создавая у основания надреза пиковую концентрацию нормальных напряжений (рис. 30,6). В связи с этим такие источники концентрации напряжений называют концентраторами напряжений. Пик напряжений <т_к тем больше, чем меньше радиус концентратора напряжения и чем больше глубина надреза с:

где а_и - номинальное (среднее) напряжение.

Рис. 30. Образование нормальных еги касательных г напряжений в случае приложения силы Р к площадке Р (а) и эпюры растягивающих напряжений при различных концентраторах напряжений (б): сг„ - номинальное (среднее) напряжение (показано штриховой линией); а_н - максимальные напряжения

Так как напряжения вызываются разными причинами, то различают временные напряжения, обусловленные действием внешней нагрузки и исчезающие после ее снятия, и внутренние остаточные напряжения, возникающие и уравновешивающиеся в пределах тела без действия внешней нагрузки.

Внутренние остаточные напряжения возникают в процессе быстрого нагрева или охлаждения металла вследствие неоднородного расширения (сжатия) поверхностных и внутренних слоев. Эти напряжения называют тепловыми, или термическими. Кроме того, напряжения появляются в процессе кристаллизации, при неоднородной деформации, при термической обработке вследствие неоднородного протекания фазовых превращений но объему. Их называют фазовыми, или структурными.