钢轨中的残余应力水平及分布情况

众所周知，钢材中残余应力的存在对钢材的使用性能尤其是疲劳性能有很大影响。钢材中残余应力的形成主要有三个途径：钢材在热轧或焊接后其断面的不均匀冷却、钢材组织发生相变、钢材受到矫直等冷加工。残余应力在钢材中常以不同的形态存在和表现，我们通常可把残余应力分为三类：第一类是受外力作用所引起的残余应力；第二类是由于组织变化所引起的残余应力；第三类是由晶粒之间的微观应力所引起的残余应力。

钢材沿长度方向的残余应力可表示为：

σ₁=-Eε          (1)

式中：E——弹性模量；

ε——应变。

负号表示残余应力方向与应变方向相反。

残余应力对钢材疲劳性能的影响可表示为：

σ=σ_R+σ_r         (2)

式中σ——钢材的实际强度；

σ_R——钢材疲劳强度；

σ_r——残余应力。

从上式可以看出，当钢材中存在残余拉应力时，钢材的实际强度要小于其疲劳强度。国内外研究指出：造成钢材缺陷尖端的应力强度网子有三个：一是工作应力，二是残余应力，三是温度应力，当三者全为正值而霍加时，会造成金属的加速破坏。