苏州应力应变测试金属材料应力测试

时间：2023-10-30

作者：江苏广分检测技术有限公司

应力应变测试金属材料应力测试

（1）应力概念

通常讲，一个物体，在没有外力和外力矩作用、温度达到平衡、相变已经终止的条件下，其内部仍然存在并自身保持平衡的应力叫做内应力。

按照德国学者马赫劳赫提出的分类方法，内应力分为三类：

Ⅰ类内应力是存在于材料的较大区域（很多晶粒）内，并在整个物体各个截面保持平衡的内应力。当一个物体的Ⅰ类内应力平衡和内力矩平衡被破坏时，物体会产生宏观的尺寸变化。 Ⅱ类内应力是存在于较小范围（一个晶粒或晶粒内部的区域）的内应力。

Ⅲ类内应力是存在于小范围（几个原子间距）的内应力。

在工程上通常所说的残余应力就是Ⅰ类内应力。到目前为止，Ⅰ类内应力的测量技术*为完善，它们对材料性能和构件质量的影响也研究得*为透彻。除了这样的分类方法以外，工程界也习惯于按产生残余应力的工艺过程来归类和命名，例如铸造应力、焊接应力、热处理应力、磨削应力、喷丸应力等等，而且一般指的都是Ⅰ类内应力。

（2）应力作用

机械零部件和大型机械构件中的残余应力对其疲劳强度、抗应力腐蚀能力、尺寸稳定性和使用寿命有着十分重要的影响。适当的、分布合理的残余压应力可能成为提高疲劳强度、提高抗应力腐蚀能力，从而延长零件和构件使用寿命的因素；而不适当的残余应力则会降低疲劳强度，产生应力腐蚀，失去尺寸精度，甚至导致变形、开裂等早期失效事故。

（3）应力的产生在机械制造中，各种工艺过程往往都会产生残余应力。但是，如果从本质上讲，产生残余应力的原因可以归结为：

1.不均匀的塑性变形；

2.不均匀的温度变化；

3.不均匀的相变

（4）应力的调整针对工件的具体服役条件，采取一定的工艺措施，或降低对其使用性能不利的残余拉应力，有时还可以引入有益的残余压应力分布，这就是残余应力的调整问题。通常调整残余应力的方法有：

①自然时效

把构件置于室外，经气候、温度的反复变化，在反复温度应力作用下，使残余应力松弛、尺寸精度获得稳定。一般认为，经过一年自然时效的工件，残余应力仅下降2%～10%，但工件的松弛刚度得到了较大地提高，因而工件的尺寸稳定性很好。但由于时效时间过长，一般不采用。

②热时效

热时效是传统的时效方法，利用热处理中的退火技术，将工件加热到500～650℃进行较长时间的保温后再缓慢冷却至室温。在热作用下通过原子扩散及塑性变形使内应力。从理论上讲采用热时效，只要退火温度和时间适宜，应力可以。但在实际生产中通常可以残余应力的70～80%，但是它有工件材料表面氧化、硬度及机械性能下降等缺陷。

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