Проблема обеспечения надежности и безопасной работы деталей машин и механических устройств в различных эксплуатационных условиях (на воздухе при разных температурах и в присутствии коррозионной среды), наряду с совершенствованием конструкции, включает необходимость оптимизации режимов технологических процессов, которая в значительной мере обусловливается структурой и свойствами применяемых материалов.
Наиболее распространенными и высокопроизводительными способами изготовления деталей являются различные режимы объемной и поверхностной обработки металлов давлением. Однако систематические теоретические и экспериментальные исследования их влияния на сопротивление усталостному разрушению металлических материалов в различных условиях нагружения практически отсутствуют, хотя на практике давно используются различные высокопроизводительные виды и режимы пластического деформирования.
В работе представлены результаты обобщения экспериментальных и теоретических исследований сопротивления усталостному разрушению на воздухе (при пониженных, комнатной и повышенных температурах) и в коррозионной среде широкого класса металлов и сплавов после различных режимов технологической обработки.
В результате объемного или поверхностного упрочнения сопротивление усталости таких деталей изменяется неоднозначно, и резерв прочности материала исчерпывается не всегда весь. Поэтому решение вопросов, связанных с прогнозированием эффекта пластической деформации на поведение в разных условиях эксплуатации металлов и сплавов, остается актуальным.
На основании выявленных закономерностей накопления повреждений и интенсивности их развития в процессе усталостных испытаний после различных режимов термической и объемной (с разными степенями и скоростями) и поверхностной пластической обработки (всего более 100 режимов), влияющих на долговечность на воздухе при разных температурах (от 0,06 до 0,6 Тпл, К) на воздухе и в коррозионной среде (наиболее распространенный и достаточно агрессивный к сталям 3%-ный водный раствор морской соли) конструкционных материалов (более 20 марок) различных классов (стали с аустенитной, феррит-перлитной, троостито-сорбитной, мартенситно-аустенитной и мартенситной структурой, а также медные, алюминиевые и титановые сплавы) в разном структурном состоянии, нами установлены теоретически и подтверждены экспериментально на образцах и натурных изделиях зависимости циклической долговечности деформационно-упрочненных металлов и сплавов от величины стуктурно-чувствительного показателя степени деформационного упрочнения при статическом растяжении.
Получены зависимости, позволяющие оптимизировать режимы обработки деталей машин и механизмов с целью повышения их эксплуатационной надежности в различных условиях эксплуатации, сократить энергозатраты и трудоемкость при проведении поисковых работ, рационально произвести выбор материала металлических изделий, снизить их металлоемкость за уменьшения толщины. Внедрение на основе выявленных закономерностей оптимальных технологических обработок конкретных конструкционных материалов на ряде авиационных и автомобильных предприятий позволило получить значительный экономический эффект.