1引言

隨著商品經濟的發展、消費水平的提高和現代軍事的需要，產品包裝已成為生產的一個重要環節。如果沒有科學的包裝•就談不上商品的生產與銷售。包裝機械是為有關行業提供必要的技術裝備•以完成所要求的產品包裝過程。實際上•包裝機械已成為現代包裝工業的一 個重要支柱。在發展包裝機械科學技術的過程中.應十分重視包裝機械製造工藝技術的研究。 然而•在包裝機械製造過程中.殘餘應力是一個十分重要、不可忽視的因素。殘餘應力會影響到包裝機械精度的穩定性和使用壽命等。

零件製造過程中•表麵層組織發生形狀變化或組織變化時•在表麵層及其基體材料的交界處就會產生互相平衡的彈性應力.這種應力即表麵層的殘餘應力。這種或大或小、或拉或壓的殘餘應力雖然隻產生在很薄的表麵層中但卻對產品的使用性能影響極大。長期的實踐證明.在包裝機械製造過程中.構件內部都會產生 殘餘應力.構件內部不產生殘餘應力的情況是很少的。殘餘應力會影響包裝機械零件的使用性能（零件的強度、硬度、抗腐蝕性、疲勞強度 等）.從而進一步影響包裝機械產品的使用性能和使用壽命。所以.在製造包裝機械或零件時. 對於所使用的材料來說•要保證充分發揮其理論與實驗的強度和抗腐蝕性.就不僅要具備適當的和有效的設計方麵、工藝方麵知識.而且還要考慮與殘餘應力有關的問題。

2應力腐蝕開裂的一般特征

當材料處於靜應力的作用下•同時又處於 與腐蝕性介質相接觸的狀態時,這種條件往往 使用材料經過一定時間後•就發生裂紋.並擴展到整個斷麵而破壞。這就是所謂的應力腐蝕開裂。這種開裂是在幾個特定條件下引起的•它的特征是：

（1）      拉應力和腐蝕必須共存.缺少任何一 方.裂紋或者不發生•或者不擴展；

（2）       由於材料成分和組織的不同，對開裂的敏感性也就不同；

（3）       特定的腐蝕介質可使裂紋更易於發 生。

因此在一般的環境下並不出現這種情況。 在應力腐蝕開裂中.腐蝕常常是局部的和有選 擇的•開裂發生的原因多半是所謂的點蝕。而裂 紋的擴展主要是沿著最大主應力垂直的方向進 行.在微觀上是沿著材料的晶界或穿過晶粒進 行。

3應力腐蝕開裂的必要條件

因為拉應力和腐蝕共存是應力腐蝕開裂的 必要條件.因此在這裏就應把殘餘應力的影響考慮進去。若從殘餘應力的發生過程來看.雖可分為熱處理、冷加工或焊接等各種殘餘應力,但在涉及到應力腐蝕開裂的情況下.從機能上可把殘餘應力當作作用應力，暫且看成與外應力的作用相同。因此便可這樣認為：殘餘應力作為作用應力與其產生過程無關•隻是它的應力值和分布狀況才是重要的

4殘餘應力對應力腐蝕開裂的影響

在應力作用下的應力腐蝕開裂實驗如圖1所示‘氣它是把沒有殘餘應力的工業純鐵及其它鋼材的試樣在硝酸鹽溶液中進行拉伸.拉應力與達到破壞的時間（壽命）的關係。圖中橫坐標是應力.縱坐標是壽命•並都是以對數坐標加以表示其關係的。其應力條件是在屈服應力上下的塑性區和彈性區域施加拉應力的。應力低吋壽,V •而各種材料的關係曲線大致是平行

圖1拉應腐蝕開裂的影響

腐蝕介質——硝酸鹽 試樣——鋼s——屈服應力 其破壞的時間.一般取決於裂紋的發生及其擴展的快慢。拉應力作用下的裂紋擴展速度 的問題，在應力腐蝕開裂中是很重要的。目前對此有兩種看法。其一是所謂的“一階段假說”.即腐蝕的全過程中都將因應力而被加速.因在微小凹痕外的應力集中形成了局部電池.從而促 進了腐蝕。而所謂的.'二階段假說”，認為腐蝕和裂紋尖端處的應力集中所引起的小範圍脆性破壞是交替發生的.從而促使裂紋向前擴展。後者的情況可認為是裂紋本身機械業向前擴展.而腐蝕則助長了應力集屮。目前後者的說法得到多數人的支持。

圖2聽示為具有實際殘餘應力的試樣的實驗⑶.它是將鋁合金試樣進行各種處理,使之具有殘餘應力.再疊加上外部作用應力來進行應力腐蝕實驗的結果。A是拉拔後再經切削加工的試樣,B是拉拔後再進行溫水淬火的試樣是在拉拔後的表麵上麵再進行加工使其產生拉伸殘餘應力的試樣.A、B試樣表麵的殘餘應力為壓應力或者是零;C試樣則是明顯的拉應力。 這種殘餘應力之差所造成的影響.在該應力腐蝕開裂實驗中,表現得很明顯C

作用應力——一外加載荷所造成的彎曲應力

腐蝕介質 0. 5mol氯化鈉十0. （＞（i25niol /L碳酸鈉

A ——表麵殘餘應力 一。.3〜+（）. 3噸/英寸2

B------ 表麵殘餘應力 一1.5〜一（）.5噸/英寸2

C——表麵殘餘應力 +9〜冬（｝. 5噸/英寸£ 注：1■平方英寸=645. 16mm2

作用應力的狀態或殘餘應力狀態，無論哪種對裂紋的擴展產生很大的影響。在此進而把應力分為殘餘應力和作用應力，再對其影響做詳盡地探討。如果應力狀態是殘餘應力.則它在斷麵內常常是自身保持平衡。而若是外部應力時•斷麵內的應力是對外力保持平衡。現在來探討一下裂紋擴展時的狀態。殘餘應力在那種狀態下其分布不會發生多大的變化.但一有外應力作用，就可看到很大的變化。這就是它對裂紋擴展的影響。圖3即為這種狀態的示例。圖（a） 是僅有殘餘應力的情況。這時正在擴展著的裂紋當其尖端處的拉應力為屈服應力的30%左右時•裂紋就停止擴展。圖（b）是有外應力的情況•裂紋尖端處在外部拉應力的作用下.將因缺口效應而常常產生很大的應力。這時裂紋的深度愈大•裂紋尖端的應力就愈大.因此裂紋的擴 展也沖，電加速對於裂紋擴展來說•作用應力的種類.也就是它的分布是非常重要的。圖4即為這種關係 的示例,它是把鋁合金經過各種塑性拉伸、然後 從外部施加拉應力或彎曲應力來研究其應力腐 蝕開裂的結果。承受彎曲應力狀態的試樣.裂紋在其內部擴展時.其裂紋尖端處的應力集中程度比均勻拉伸狀態試樣要小。因此這時對應力腐蝕"'‘是不敏感用.實際情況幾乎都是在有殘餘應力的狀態下.再加上外應力的情況-這時的殘餘應力還冇另外的重要意義。這就是殘餘應力有符號、大 小、分布的區別.當其與外應力疊加時.有可能成為適宜於應力腐蝕開裂的狀態，也可能是相反的狀態,就殘餘應力的效用而言.如果與腐蝕 介成和接觸的部位.在的是壓縮殘餘應力.對應力腐蝕開裂的防止是有效的。

5防止應力腐蝕開裂的措施

在實際上作為防止應方腐蝕開裂的現場措施•值得推薦的辦法是去而壓延、噴丸、或敏化 等.因為它可使表麵產生壓縮殘餘應力，特別是噴丸處理。噴丸這種方法是利用大量快速逐動的球丸打擊已加工完畢的零件表麵•使表血產生:硬層和表麵殘餘壓應力。這時古層金屈的結晶顆粒的形狀和方向也得到改變.從而有利於抵抗塑性變形和破壞。

所Hj的珠丸是毎鐵的或者是切成短段的鋼絲,其尺寸 為0. .| -2mm.對小零件或表而粗小度要求較 高的零件叩較細小的珠丸頊佚珠1UIJA T變 小較快•不一定合適.一般情況下宜J fj鋼珠丸: 當零件是鋁製品時.為了避免噴丸加工後在去麵殘留鐵質微粒而引起電解腐蝕.應便用鋁丸或玻璃丸。最常用的設備是壓縮空氣噴丸裝H 和機械離心式噴丸裝置.這些裝置使珠丸疏以 約35〜50m厶的速度噴出。對於在腐蝕性介質環境中工作的零（T-.特 別是淬過火而在腐蝕性環境中工作的零件來 說.噴丸加工的效果就更為顯著如表所示。

6主要結論

表麵層的應力狀態對零件的耐腐蝕性影響很大O若零件表而層存在殘餘壓應力.則有助於表而層微小裂紋的封閉.阻礙腐蝕作用的擴展. 可降低表麵層對應力腐蝕作用的敝感性.從而提高了表麵的抗腐蝕能力：當零件表麵層是殘餘拉成力時•有利於腐蝕作用的並展.從而降低了表麵的抗腐蝕能力.影響到包裝機械的使用壽命。

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