Остаточные напряжения часто называют «внутренними». Однако любые напряжения независимо от причины их возникновения являются внутренними, поэтому целесообразно называть напряжения, не исчезающие после прекращения внешнего воздействия на металл, остаточными.
Существует следующая классификация остаточных напряжений:
1) напряжения I рода охватывают объемы металла, значительно превышающие объемы отдельных зерен (зональные напряжения);
2) напряжения II рода — уравновешивающиеся в пределах одного или нескольких зерен (межкристаллитные напряжения);
3) напряжения III рода — уравновешивающиеся в пределах нескольких кристаллических ячеек (внутрикристаллитные напряжения).
Наличие остаточных напряжений I рода и их величина устанавливаются методом, разработанным еще в конце прошлого века Н. В. Калакуцким и заключающимся в удалении металла из детали, в результате чего размеры детали изменяются. Измерение деформации детали позволяет вычислить величину остаточных напряжений.
Если остаточные напряжения распределены равномерно по длине цилиндрической детали, то величины остаточных окружных, осевых и радиальных напряжений можно определить путем наружной обточки или внутренней расточки цилиндра, производя измерение его диаметра и длины после снятия каждого слоя определенной толщины.
При простом растяжении гладкого цилиндрического образца пластическая деформация в поперечном сечении распределена относительно равномерно, что обусловлено равномерным распределением напряжений, и после снятия приложенной нагрузки остаточные напряжения I рода не возникают.
Если приложить нагрузку к цилиндрическому образцу с надрезом, то распределение напряжений в наименьшем сечении будет неравномерным.
При увеличении нагрузки во внешних областях надрезанной части образца возникает пластическая деформация, тогда как внутренние слои находятся в упругом состоянии. После снятия нагрузки внутренние слои, которые были деформированы только упруго, стремятся сжаться. Однако внешние слои в надрезанном участке препятствует этому, что приводит к возникновению растягивающих остаточных напряжений во внутренних и сжимающих — во внешних слоях.
При построении эпюр остаточных напряжений необходимо иметь в виду, что растягивающие напряжения уравновешиваются сжимающими напряжениями, т. е. должны быть равны соответствующие площади эпюры.
Остаточные напряжения могут появиться также в результате фазовых превращений, имеющих место при термической обработке или при сварке, особенно при быстром охлаждении.
Практически быстрое охлаждение, особенно массивных деталей, не может быть равномерным, поэтому необходимо учитывать появление в них остаточных напряжений, если имело место фазовое превращение.
Обычно наружные слои детали охлаждаются быстрее, поэтому вероятность образования мартенсита в них больше, чем во внутренних. Если в цилиндрической детали произошло мартенситное превращение в наружной зоне при сохранении перлитной структуры во внутренней, то возникшие остаточные напряжения будут сжимающими в наружной и растягивающими во внутренней зоне, так как увеличению объема наружной зоны будут препятствовать внутренние слои. В этом случае трещины могут возникнуть во внутренней (растянутой) зоне, где их трудно обнаружить.
Для обеспечения соблюдения норм техники безопасности зачастую на промышленных объектах во многих местах требуется устанавливать пристенные поручни. Купит качественный пристенный поручень из качественного металла — нержавейки, можно перейдя по ссылке.
