Отчет по лабораторной работе № 5
«Исследование кинетики релаксации напряжений за счет процессов возврата и рекристаллизации».
По дисциплине
«Управление структурой и свойствами материалов в процессе ТМО»
Выполнили: студенты группы 53314/12
Злобин Ф.
Мясников В.
Ниетупски М.
Тоницкий А.
Сопыряева Д.
Шпрее К.
Шутылев Д.
Проверил: Мишин В.В.
Санкт-Петербург
2015г.
Теоретическая часть
Релаксацией напряжений в металле называется процесс самопроизвольного затухающего падения напряжений во времени.
Процесс релаксации проявляется наиболее наглядно во фланцевых соединениях, работающих в условиях высоких температур. Вместе с тем этот процесс играет большую роль в уменьшении величин рабочих напряжений, а также напряжений, вызванных приложением к детали постоянной нагрузки или постоянной составляющей температурных напряжений.
Возникновение остаточных деформаций в процессе релаксации позволяет рассматривать его как процесс ползучести при уменьшающемся напряжении. Однако механизмы релаксации имеют ряд особенностей, связанных с влиянием на нее процессов диффузии и самодиффузии.
Установлено, что релаксация протекает преимущественно путем сдвигово-дислокационного механизма, развивающегося в первую очередь по поверхностям раздела, т. е. на границах зерен, блоков, вторичных фаз и по плоскостям скольжения, в которых произошел сдвиг. Этот механизм релаксационных процессов называется пограничной релаксацией. Кроме того, релаксация напряжений может происходить за счет диффузионных процессов во всем объеме металла. Этот механизм релаксации получил название объемной.
Для определения доли релаксированных напряжений за счёт возврата и рекристаллизации, используется выражение:
(1)
где 
− напряжение деформирования наклёпанного материала до его разгрузки; 
и 
− напряжения, соответствующие полной (предел текучести при первом нагружении) и частичной рекристаллизации.
На рис. 1 показана процедура расчета доли релаксированных напряжений с использованием формулы
Рис. 1. Иллюстрация к процедуре расчета доли релаксированного материала для одного из экспериментов по двойному нагружению.
Релаксация во время междеформационной паузы протекает за счёт процессов возврата и статической рекристаллизации. Для определения доли релаксации, имеющей место только за счет рекристаллизации, предлагается использовать следующие способы расчета доли рекристаллизованного материала.
Существуют различные методы для определения релаксационных напряжений.
Метод “обратной экстраполяции”.
В данном методе предполагается, что после небольшой деформации (около 3÷5 %) кривая пластического течения после разгрузки совпадает с кривой для полностью отожженного материала. При этом значение напряжение в формуле (1) определяется пересечением линии разгрузки с кривой, полученной наложением кривой предварительного течения на кривую течения после разгрузки (рис.2)
Рис. 2. Иллюстрация к процедуре расчета доли статически рекристаллизованного материала с использованием метода «обратной экстраполяции» для одного из экспериментов по двойному нагружению.