在實際工作中經(jīng)常會聽到殘余應力，引起模具變形、開裂等等，而實際中又很難測量，也很難消除，今天，我們就通過這篇文章解開殘余應力的神秘面紗，讓它能在我們工作中可見，并且能有效的消除。

　　

　　　　一、殘余應力：是指消除外力、加工過程或不均勻的溫度場等作用后仍留在物體內(nèi)的自相平衡的內(nèi)應力。機械加工和強化工藝都能引起殘余應力，如冷拉、彎曲、切削加工、滾壓、噴丸、鑄造、鍛壓、焊接和金屬熱處理等等，殘余應力一般是有害的，輕則使工件發(fā)生翹曲或扭曲變形，重則使工件開裂。

　　

　　　　二、殘余應力的分類

　　

　　　　a)按影響區(qū)域分類：類殘余應力，貫穿于整個物體內(nèi)部；第二類內(nèi)應力：微觀殘余應力，它是由晶?；騺喚ЯＶg的變形不均勻性產(chǎn)生的；第三類內(nèi)應力：由于工件在塑性變形中形成的大量點陣缺陷（如空位、間隙原子、位錯等）引起的；

　　

　　　　b)按應力產(chǎn)生的原因分類：熱應力、相變應力、收縮應力；

　　

　　　　三、殘余應力產(chǎn)生的原因：機械加工和表面強化均能產(chǎn)生殘余應力，對于模具加工來說，基本上每一個工序都會產(chǎn)生殘余應力，應力產(chǎn)生的原因和機理大致如下表分布

　　

　　　　產(chǎn)生原因

　　

　　　　外部原因

　　

　　　　內(nèi)部原因

　　

　　　　不均勻塑性變形

　　

　　　　溫度梯度

　　

　　　　金屬相變

　　

　　　　成分差異

　　

　　　　產(chǎn)生機理

　　

　　　　各部分受力不均

　　

　　　　膨脹、收縮不均勻?qū)е虏痪鶆虻乃苄宰冃?/p> 　　

　　　　內(nèi)部組織不均勻

　　

　　　　不同材料成分的比容不同

　　

　　　　產(chǎn)生的工藝過程

　　

　　　　切削、噴丸、沖壓、鍛造等

　　

　　　　熱處理、焊接、材料制備等

　　

　　　　熱處理、焊接、材料制備等

　　

　　　　滲碳、氮化、電鍍、材料制備等

　　

　　　　四、殘余應力對工件的影響：殘余應力對工件基本上都是有害的

　　

　　　　a)對屈服強度的影響：如果材料具有拉伸殘余應力，相當于提高了應力-應變曲線的坐標原點，即相當于降低了材料的拉伸屈服極限。如果材料具有壓縮殘余應力的情況，使拉伸屈服極限提高，而壓縮屈服極限降低；

　　

　　　　b)對疲勞壽命的影響：當受到交變應力的構件存在壓縮殘余應力時，該構件的疲勞強度會有所提高，而存在拉伸殘余應力時，其疲勞強度會有所下降。因此在實際應用中往往通過表面硬化處理產(chǎn)生壓縮殘余應力，從而有效地提高疲勞強度；

　　

　　　　c)對工件變形的影響：殘余應力對構件變形的影響包括兩個方面：一是構件抗靜、動載荷的變形能力；另一方面是荷載卸除后變形的回復能力；

　　

　　　　d)對脆性破壞的影響：脆性破壞是構件在幾乎不存在的塑性變形的情況下突然開裂。它在溫度突然下降或變形速度突然增大的情況下，更容易發(fā)生，殘余應力是作為初始應力存在于構件內(nèi)，特別是拉伸殘余應力與作用拉應力疊加而加速了脆性破壞；

　　

　　　　e)對應力腐蝕形式裂的影響：試驗證明，拉應力和腐蝕共存是應力腐蝕發(fā)必要條件。拉應力使腐蝕破壞加速，這是應力對腐蝕的作用。而殘余應力的存在則必有拉伸應力，因此對于承受腐蝕的金屬構件來說，殘余應力也起到了應力腐蝕的作用；對于壓縮殘余應力則恰恰相反，可以防止和減低應力腐蝕開裂現(xiàn)象。防止應力腐蝕開裂的現(xiàn)場措施有表面壓延、噴丸和氮化處理等，其原理都是使構件表面產(chǎn)生壓縮殘余應力；

　　

　　　　五、殘余應力的檢測，殘余應力其實是可以進行測量的，主要分為兩大類：

　　

　　　　a)機械測量法：常見的有鉆孔法、環(huán)芯法、深孔法、剝層法以及切條法；

　　

　　　　b)無損檢測法：常見的有X射線衍射法、超聲波法、壓痕法等等 不同的測量方法其原理及應用范圍不一樣，目前更常的測量方法就是X射線衍射法；

　　

　　　　六、殘余應力的消除方法

　　

　　　　殘余應力對工件的影響比較大，常是變形，開裂的主要原因，在我們的實際工作中，要減小應力的產(chǎn)生并盡量消除工件的殘余應力，但實際上殘余應力的消除并不能完全去除應力，所以我們在實際工作中首要的還是從各個加工流程減小殘余應力的產(chǎn)生。常見的消除應力的方法主要有以下幾種：

　　

　　　　a)自然時效：放置在自然條件下進行消除，一般能消除10%左右；

　　

　　　　b)熱 處 理：一般能去除30%-80%的應力，效果較好，但需注意工件變形；

　　

　　　　c)振動時效：通過人工敲打或才振動的方式去除，一般能去除30-60%的應力；

　　

　　　　拓展閱讀：

　　

　　　　模具鋼在各個加工工序中出現(xiàn)的裂紋原因解析

　　

　　　　模具鋼熱處理對性能造成的影響解析

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