В сварном соединении, как правило, возникает более или менее значительный градиент механических свойств в разных направлениях по отношению к шву. Роль неоднородности сварных соединений в сопротивлении их статическим и ударным нагрузкам исследована к настоящему времени достаточно подробно.
В изучении этой проблемы значительный вклад был сделан проф. О.А. Бакши и его школой [7, 9]. Применительно к усталостным явлениям роль неоднородности свойств сварных соединений изучалась П.И. Кудрявцевым [99]. Им был применен метод изгибных усталостных испытаний образцов круглого сечения (Ø18 мм) с вваренными контактным способом инородными вставками. Испытывали образцы из мягкой стали СтЗ с твердыми вставками различной длины (сталь 40Х) и образцы из твердой стали 40Х с мягкими прослойками также различной длины. Механические свойства компонентов таких составных образцов определяли различной реакцией на один и тот же режим термической обработки (закалка при температуре 840°С, отпуск 400°С). Перепад твердости в сварных соединениях составлял HV 200-250 к HV 400-450.
В мягком материале составного образца у места его контакта с более твердым возникает сложное напряженное состояние, приводящее к замедлению процесса накопления микропластических деформаций в этой зоне. Резкая неоднородность механических свойств на границе сплавления твердого и мягкого материалов не является опасной для усталостной прочности сварного соединения. Усталостное разрушение происходит всегда на некотором удалении от зоны сплавления. Усталость соединения с зоной повышенной прочности определяется свойствами мягкого материала соединения (рис. 20). Усталость сварных соединений с зоной пониженных механических свойств определяется соотношением размеров и механических свойств основного металла и металла указанной зоны. При уменьшении относительной толщины мягкой прослойки ниже определенной критической величины (χ - 0,75) происходит увеличение усталостной прочности соединения, обусловленное повышением жесткости сложного напряженного состояния прослойки.