деформированием металла, то
после полного охлаждения он или они стремятся изменить свои размеры на
величину возникших в них при нагреве пластических деформаций, что будет
являться причиной появления остаточных напряжений, которые остаются в
теле после полного охлаждения. Аналогичное объемное изменение в группах
кубиков может быть и результатом происходящих в них структурных
превращений: изменением объема металла при полиморфных превращениях,
связанных с переупаковкой атомов, или образованием вынужденных
пересыщенных твердых растворов, например мартенсита.
Таким образом, неравномерный
нагрев тела и местные необратимые объемные изменения, обусловленные
пластической деформацией или структурными превращениями, являются причиной
появления соответственно температурных напряжений; напряжений,
обусловленных пластическими деформациями; напряжений вследствие
структурных превращений.
Обобщая сказанное, можно
отметить, что при электродуговой сварке неравномерный нагрев всегда
приводит к пластическому деформированию металла (ниже смотри пример),
поэтому первые два вида напряжений неизбежны при сварке всех
металлов, в то время как напряжения, обусловленные структурными
превращениями, образуются при сварке только таких металлов,
превращения в которых происходят при относительно низких
температурах, когда металл уже восстановил свои упругие свойства,
например в сталях мартенситного класса, в сталях перлитного класса,
склонных к закалке, и др. Для малоуглеродистых и низколегированных
конструкционных сталей этими напряжениями можно
пренебречь.
Пример. Стержень из
малоуглеродистой стали длиной /, жестко закрепленный по торцам,
нагревается равномерно по всей длине. При какой температуре Г
напряжения в нем достигнут значений предела текучести стали а?
Потребные для расчета
теплофизические константы и механические свойства для
малоуглеродистой стали (по справочным данным):
• коэффициент теплового расширения (сжатия) а = 12
• 10 01/°С;
• предел текучести а = 240 МПа;
• модуль нормальной упругости
Е = 20 • 10"' МПа.
Если бы стержень длиной / был
свободен, то при нагреве до температуры Гон увеличил бы свою длину
на
Мт =аГ/.
