Q235A钢用新型耐磨覆层材料的残余应力计算Ξ.PDFVIP

第 19 卷 　第 3 期 应 用 力 学 学 报 Vol. 19 　No. 3 2002 年 9 月 CHINESE JOURNAL OF APPL IED MECHANICS Sep. 2002 文章编号 (2002) Q235A 钢用新型耐磨覆层材料的残余应力计算 王永国　李兆前 ( 山东大学　济南　250061) 摘要 :计算了 Q235A 钢用新型耐磨金属陶瓷覆层材料的残余应力分布 ,通过对残余应力的计算发 现覆层材料中的残余应力随覆层与基体厚度比的变化而变化。由于此种新型覆层材料的覆层厚度 可不受限制 ,据此本文提出了可以对覆层材料的厚度进行优化 ,从而得到有利的残余应力分布的设 计方案。 关键词 :残余应力 ;覆层材料 ;厚度优化 中图分类号: TG135 , TB381 　　　文献标识码 : 　A 瓷覆层材料的残余应力 , 由于覆层材料中的残余应 1 　引　言 力随覆层与基体厚度比的变化而变化 , 因此提出了 可以通过对覆层材料厚度进行优化设计 ,从而得到 对于一般材料而言 ,残余应力是非常有害的 ,特 有利的残余应力分布。这将对于覆层材料的推广应 别是对于传统涂层或覆层材料 , 由于残余应力的存 用具有重要的意义。 在 ,影响了涂层或覆层材料的界面结合强度 ,造成涂 层或覆层脱落。新型钢用金属陶瓷覆层材料是在一 2 　基本方程 ( ) 般钢 例如 Q235A ,16Mn 等 的表面液相烧结覆层 三元硼化物基金属陶瓷而得到[1 ] 。三元硼化物基 图 1 为覆层材料的残余应力的计算模型。假设 金属具有良好的机械性能和优越的耐磨、耐蚀等性 材料性能和温度与坐标 x 、y 无关 ,应力和应变的变 能[2 ] 。它是以三元硼化物为硬质相和铁基粘结相 化只与 z 有关 , 忽略与中性面垂直方向的正应力。 组成 ,其硬度和抗弯强度分别为 80 ～92HRA 和 1. 如果板因为应力的存在使变形中性面的曲率半径远 00～2. 60 GPa ,相当于普通硬质合金的硬度和抗弯 远大于其厚度 ,而板的挠度与板的厚度相比非常小 , 强度范围 ;其密度则大约为普通硬质合金的五分之 由 Hook 定律[4 ] 三 ,几乎等于钢的密度 ,另外此种金属陶瓷的热膨胀 ε = 1 [ σ( z) - ν( z) σ( z) ] + - 6 [3 ] x E ( z) x y ( ) 系数为 8～13 ×10 / K ,与钢基体的热膨胀系 α( ) ( ) ( ) z [ T z - T ] 1