Остаточные напряжения образуются после различных процессов, например после литья, сварки, прокатки, термообработки, а также после механической обработки (точения, фрезерования, шлифования и др.).
Факторы, влияющие на остаточные напряжения рассмотрены в этой статье.
Здесь более подробная информация по расчёту остаточных напряжений после механообработки.
Для измерения остаточных напряжений используют различные методы. Например, рентгеновский метод основан на рассеянии монохроматических рентгеновских лучей при прохождении кристаллической решетки регулярного строения.
После измерений для снятия напряжений проводится термообработка. Основной задачей стабилизирующей термической обработки, выполняемой после механической обработки, является снятие внутренних и остаточных напряжений, стабилизация размеров деталей и сохранение постоянства формы. При термической обработке металлов и сплавов происходит изменение их структуры и физико-химических и механических свойств. В зависимости от природы сплавов, метода изготовления из них полуфабрикатов и их назначения могут быть применены различные режимы термической обработки. Регулируя скорость нагрева и охлаждения и время выдержки при соответствующей температуре, можно получать различные свойства материала.
Согласно ГОСТ 17535-77, в зависимости от сохранения постоянства формы и размеров в условиях эксплуатации, включая хранение, геометрической точности и точности формы и взаимного расположения главных поверхностей детали приборов подразделяются на три категории.
Категория точности детали может меняться в зависимости от удельной толщины стенки, например, детали 1- и 2-й категорий переводят во 2- и 3-ю категории, соответственно.
Категория детали, присвоенная изделию, определяет дальнейший маршрут его изготовления. Исходя из категории детали и материала из которого она изготавливается, могут применятся различные виды термической обработки такие как отжиг и стабилизирующее старение.
Отжиг — термическая обработка, заключающаяся в нагреве сплава (стали), до температур ниже температуры фазовых превращений (Ac1 при низкотемпературном отжиге) или выше Ac3 (при высокотемпературном отжиге), выдержке (обычно не менее 1 ч) и охлаждении с целью получения заданной структуры и требуемых свойств, которые формируются в результате приближения сплава (стали) к равновесному состоянию, распада пересыщенного твердого раствора (мартенсита) к снятия внутренних напряжений. Охлаждение обычно выполняют на воздухе; в некоторых случаях охлаждают в масле или воде, чтобы избежать появления отпускной хрупкости (при высоком отпуске изделий из легированных сталей).
Старение — термическая обработка, при которой главным процессом является распад пересыщенного твердого раствора. Применяют для упрочнения сплавов, за счет дисперсионного твердения, а также для разупрочнения, которое достигается приближением сплава к более равновесному состоянию. Различают естественное старение, осуществляемое при 20°С в течение длительной выдержки; искусственное старение, выполняемое при нагреве до определенных температур. Рассмотрим особенности термообработки основных конструкционных материалов.