振動時效采用的處理技術(shù)和試樣內(nèi)部發(fā)生的變化

　　振動時效為什么能提高工件的疲勞壽命?這個與工件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及殘余應(yīng)力有關(guān)。從對材料承受動載性能的影響來說，殘余應(yīng)力對材料的疲勞強(qiáng)度的影響很重要。從定性的角度就一般關(guān)系而論，當(dāng)收到交變應(yīng)力的構(gòu)件存在壓縮殘余應(yīng)力時，該構(gòu)件的疲勞強(qiáng)度就會提高，而存在拉伸殘余應(yīng)力時，其疲勞強(qiáng)度就會下降。實(shí)際上，因?yàn)闂l件和環(huán)境的不同，殘余應(yīng)力對疲勞的影響是復(fù)雜的。它與殘余應(yīng)力的分布和大小、材料的彈性性能、外來作用應(yīng)力的狀態(tài)等有關(guān)，還與殘余應(yīng)力的發(fā)生過程有關(guān)。在相同實(shí)驗(yàn)條件下，構(gòu)件內(nèi)平均殘余拉應(yīng)力愈大，構(gòu)件疲勞壽命越低。

　　振動時效處理技術(shù)還可以防止構(gòu)件在使用中出現(xiàn)的斷裂裂紋。就金屬材料而言，振動時效處理技術(shù)可以用于碳素結(jié)構(gòu)鋼鋼、低碳合金鋼、不銹鋼、鑄鐵、有色金屬等。就工件的種類而言，振動時效處理技術(shù)可用于機(jī)械產(chǎn)品的大、中型基礎(chǔ)構(gòu)件，各種焊接結(jié)構(gòu)件，長度與直徑比的較大的軸類零件。對于大型的低壓力容器，國內(nèi)的一些試驗(yàn)已表明，只要采用合理的工藝參數(shù)，振動時效處理技術(shù)可以代替熱時效，這將為壓力容器在消除焊接殘余應(yīng)力方面開辟一條新路，同時也擴(kuò)大了振動時效處理技術(shù)應(yīng)用范圍。就工件的重量而言，從幾公斤的小型構(gòu)件至一、二千噸的海洋平臺等大型結(jié)構(gòu)，均可采用振動時效處理技術(shù)。只要根據(jù)構(gòu)件的結(jié)構(gòu)形式選擇構(gòu)件的振動處理參數(shù)和設(shè)備，就可達(dá)到消除殘余應(yīng)力的目的。盡管振動時效處理技術(shù)的適應(yīng)范圍如此的廣泛，但仍有它的局限性。這是由于受到振動時效裝置的性能限制的結(jié)果。

　　工件裂紋擴(kuò)展速度與應(yīng)力強(qiáng)度因子K成正比。通過振動時效設(shè)備處理后，由于位錯組成態(tài)變化和位錯密度增加，使滑移運(yùn)動阻力增大，提高了臨界強(qiáng)度因子K值，使裂紋擴(kuò)展所需能量增大，有利于延緩裂紋的擴(kuò)展。此外，平均應(yīng)力等因素對工件的裂紋擴(kuò)展也有影響。振動時效起到了降低平均應(yīng)力的作用，從而降低了裂紋擴(kuò)展速率，綜合作用的結(jié)果將裂紋擴(kuò)展壽命Nf增加。振動時效試樣內(nèi)部晶體的位錯組態(tài)發(fā)生了變化，形成了位錯的積塞和纏結(jié)現(xiàn)象，同時位錯密度增加，不僅延緩了疲勞裂紋的萌生壽命，而且降低了裂紋擴(kuò)展速率，提高了裂紋擴(kuò)展壽命，因而振動時效能提高焊件的疲勞壽命。

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