IMG19

Zależność ta wskazuje na niejednorodność odkształcenia w skali mikroskopowej, gdyż nawet w wypadku niewielkiego odkształcenia ogólnego pewne strefy osiągają granicę plastyczności. Powyższe rozważania pozwalają na bardzo prostą interpretację naprężenia pozostającego. Po nagrzaniu do temperatury Tnaprężenia pozostające w elemencie obniżają swoją wartość do poziomu CT_r równego granicy plastyczności R_eT w tej temperaturze, pod warunkiem że nie pojawiło się pełzanie. Wystąpienie pełzania wywołuje wzrost szybkości relaksacji i naprężenia osiągają poziom niższy od granicy plastyczności w danej temperaturze

Można więc dla uproszczenia przyjąć, że w procesie wyżarzania naprężenia własne ulegają redukcji do wielkości porównywalnej z granicą plastyczności materiału w temperaturze, w jakiej przeprowadzono wyżarzanie lub też niższej, jeśli zaszedł proces pełzania.

Wyżarzanie odprężające jest złożoną funkcją czasu i temperatury. Parametry te były często określane empirycznie. Wraz z pojawianiem się coraz większych i coraz bardziej złożonych konstrukcji spawanych rosną trudności z właściwym doborem warunków odprężania. Duża bezwładność cieplna i związane z nią gradienty temperatur sprawiają, że konieczne jest stosowanie małych szybkości nagrzewania i chłodzenia, przez co pewne części są wytrzymywane dłużej w temperaturze odprężania, niż jest to konieczne. Praktyka wykazuje, że długotrwale wyżarzanie oprócz tego, że powoduje znaczną relaksację naprężeń, ma również ujemne skutki. Powoduje bowiem nadmierne pogorszenie właściwości wytrzymałościowych (R_e, R,„) oraz podwyższenie temperatury przejścia w stan kruchy wyznaczonej w próbie udamości. Problem pogarszania się właściwości wytrzymałościowych w elementach poddanych długotrwałej obróbce cieplnej był znany od dawna, jednakże mało uwagi poświęcono ilościowemu ujęciu tego zjawiska, szczególnie w wypadku wielokrotnej obróbki cieplnej po spawaniu.

W procesie wyżarzania odprężającego czas wytrzymywania w temperaturze odprężania może być krótki w porównaniu z ogólnym czasem obróbki cieplnej, w wyniku czego do znacznych zmian właściwości może dojść podczas cykli nagrzewania i chłodzenia. W wielu badaniach [175, 176, 177, 178] stwierdzono jednoznacznie, że główną rolę w procesie odprężania odgrywa temperatura, a nie czas. Wszelkie zatem reguły dotyczące czasu wytrzymania ustalone na podstawie grubości elementu (np. 1 godz./25 mm grubości ścianki lub 2 min/1 mm) nie znajdują uzasadnienia. Potwierdzeniem tego jest liniowa zależność stopnia relaksacji naprężeń pozostających w elemencie odprężanym w temperaturze T od parametru Hollomona-Jaffc (Hp) występująca pod koniec wytrzymywania elementu w temperaturze T (rys. 10.7).

Zależność Hollomona-Jaffe wyraża się równaniem:

Hp = T(2Q + log /) • 10'³    (10.9)

gdzie:

T - temperatura wytrzymywania, K, t - czas wytrzymywania w temperaturze T, godz.

Równanie to pozwala na obliczenie równoważnych wartości parametm Hp dla dowolnej kombinacji temperatury T i czasu t. Graficzne przedstawienie tej zależności dla zakresu temperatur od 450°C do 700°C i czasów od 0,1 do 1000 godz. przedstawiono na rysunku 10.8.

529