
應(yīng)力松弛是耐高溫彈簧在服役過程中常見的性能衰退形式,表現(xiàn)為彈簧在恒定變形下彈性力逐漸下降,最終導(dǎo)致預(yù)緊力不足而失效。
松弛現(xiàn)象的本質(zhì)是材料內(nèi)部在高溫和應(yīng)力共同作用下的微觀結(jié)構(gòu)變化。在高溫下,原子擴(kuò)散能力增強,位錯得以攀移和重排,晶界可能發(fā)生滑移,導(dǎo)致彈性應(yīng)變逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)樗苄詰?yīng)變。對于彈簧而言,即使總變形量保持不變,內(nèi)部應(yīng)力也會隨時間延長而逐漸衰減。
影響松弛性能的因素包括材料成分、熱處理狀態(tài)、工作溫度和初始應(yīng)力水平。細(xì)晶粒材料通常比粗晶粒材料具有更好的抗松弛性能,因為晶界數(shù)量多,位錯運動受阻。時效析出的強化相能夠釘扎位錯,延緩松弛過程。工作溫度越高,松弛速率越快;初始應(yīng)力越高,松弛絕對量也越大。
提高彈簧抗松弛性能的措施包括:選擇抗松弛性能優(yōu)良的材料,如鎳基合金或沉淀硬化不銹鋼;優(yōu)化熱處理工藝,獲得穩(wěn)定的組織;在設(shè)計和制造階段進(jìn)行強壓處理,將彈簧壓縮至超過工作極限的狀態(tài),使其產(chǎn)生微量塑性變形,從而在工作時應(yīng)力水平相對降低。對于重要場合,可通過松弛試驗獲取材料數(shù)據(jù),為設(shè)計提供依據(jù)。