表面残余应力及其对零件使用性能的影响

表面残余应力的定义

表面残余应力是指在距材料表面一定距离的范围内发生弹塑性变形，当外载荷卸去后，弹性变形恢复，而塑性变形保留，形成的表面残余应力。这种应力通常是由机械加工、热处理、焊接等工艺过程引起的。

表面残余应力对零件使用性能的影响

对疲劳强度的影响

表面残余应力对零件的疲劳强度有显著影响。残余应力会降低零件的疲劳寿命，因为它增加了零件在循环载荷下的应力幅度。例如，车削后的铸铁零件外圆表面，若存在残余应力，会显著降低其疲劳强度。

对耐腐蚀性能的影响

表面层的残余应力对零件的耐腐蚀性能也有很大的影响。当表面层为残余压应力时，可以提高零件的耐腐蚀性能；相反，当表面层为残余拉应力时，则会降低其耐腐蚀性能。这是因为残余应力会影响零件表面的保护层，从而影响其抗腐蚀能力。

对配合质量的影响

残余应力会影响零件的配合质量。例如，在机械加工过程中，残余应力可能导致零件在装配时产生过大的应力，从而影响配合精度和稳定性。

对尺寸精确度和稳定性的影响

残余应力还会影响零件的尺寸精确度和稳定性。它会导致零件在使用过程中发生形变，影响其长期使用的可靠性。

对抗静、动载荷变形能力的影响

残余应力会影响零件抗静、动载荷的变形能力和载荷卸载后变形恢复的能力。这些因素共同决定了零件的使用性能和寿命。

结论

综上所述，表面残余应力对零件的使用性能有着重要的影响，包括疲劳强度、耐腐蚀性能、配合质量、尺寸精确度和稳定性以及抗静、动载荷变形能力等方面。因此，在设计和制造零件时，应采取有效措施控制和消除残余应力，以确保零件的性能和可靠性。