Influence of Surface Roughness on Cyclic Strength and Durability of Stamping Steel with Room and Increased Temperatures

Наряду с концентрацией напряжений и масштабным эффектом качество поверхностного слоя является одним из основных факторов, определяющих циклическую прочность и долговечность элементов конструкций. Существенное влияние на выносливость оказывают возникающие в поверхностных слоях при механической обработке остаточные напряжения. Необоснованное назначение режимов обработки, приводящей к возникновению больших остаточных растягивающих напряжений, прижегов и поверхностных микротрещин, приводит к значительному снижению циклической прочности. Шероховатости поверхностей элементов конструкций и стандартных образцов, используемых для определения характеристик циклической прочности материалов, как правило, отличаются между собой. Наиболее обоснованным параметром, характеризующим состояние поверхностей стандартного (эталонного) образца и элемента конструкции, является высота микронеровностей, представляющих своего рода микроконцентраторы напряжений. Наиболее чувствительными к шероховатости поверхности являются высокопрочные стали ограниченной пластичности. Подавляющее большинство проводимых исследований посвящено изучению влияния шероховатости поверхности образцов или деталей на пределы неограниченной долговечности. Стремление улучшить технико-экономические показатели за счет интенсификации технологических и рабочих параметров (давлений, температур, агрессивности сред) ряда ответственных конструкций (кузнечных штампов, стволов стрелкового и артиллерийского оружия, энергетического оборудования) приводит к их ограниченной долговечности при эксплуатации. Вместе с тем исследований поверхностного фактора при ограниченной долговечности элементов конструкций выполнено недостаточно. В связи с этим в данной работе изучается влияние шероховатости поверхности на циклическую прочность, ограниченную долговечность и поверхностный фактор стали 4Х5МФС в условиях комнатной и повышенной (450 о С) температур.