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铸件在冷却过程相变应力的情况

文章作者:亿安金属   发布时间:2016-06-06
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铸件在冷却过程中有的要经历合金的固态相变,相变时金属的比较发生变化,例如碳钢由δ相向γ相转变体积缩小,γ相发生共析转变时,体积增大。

铸件在冷却过程中有的要经历合金的固态相变,相变时金属的比较发生变化,例如碳钢由δ相向γ相转变体积缩小,γ相发生共析转变时,体积增大。

灰铁铸件和球墨铸件的共析转变和可锻铸铁进行石墨化退火时,体积也增大。钢、铁的各种金相组织的密度和比容。假如铸件各部分温度一致,固态相变时发生,则不可能产生宏观应力,而只能有微观应力。当相变温度高于塑一弹性转变的临界温度tk时,相变时合金处于塑性状态,即使铸件的各部分有温度存在,所产生的相变应力也不大,并会逐渐减小(松弛)乃至消失;若铸件相变温度低于tk、而且铸件各部分温差较大。各部分相变时间不同时,则会引起宏观相变应力,由于相变时间不同,相变应力可能成为临时应力或残余应力。

1、有残余相变应力的情况

铸件薄壁部分发生固态相变时,厚壁部分还处于塑性状态,若相变时新相的比容大于旧相的比容,则相变时薄壁部分膨胀,而厚壁部分受到塑性拉伸,结果铸件内部只产生很小的拉应力,且随时间延长而逐渐消失。铸件继续冷却,厚壁部分发生相变而增大体积,由于已处于弹性状态,薄壁部分将被内层弹性拉伸,而形成拉应力。而厚壁部分被外层弹性压缩而形成压应力,在这种条件下,残余相变应力和残余热应力符号相反,可以互相抵消。

2、有临时相变应力的情况

当机床铸件薄壁部分放生固态相变时,厚壁部分已处于弹性状态,若新相比容大于旧相,则厚壁部分受弹性拉伸形成拉应力,而薄壁部分被弹性压缩形成临时压应力。这时相变应力符号和热应力符号相同,即应力叠加。铸件继续冷却至厚壁部分发生相变时,比容增大发生膨胀,使前一段所形成的相变应力消失。

由此可见,具有固态相变的合金,当新旧相比容差别大,切相变应力符号和热应力符号相同时,两种应力叠加的结果,可能导致铸件开裂、变形,所以无论是临时相变应力还是残余相变应力都应注意   ,尽量消除有害影响。

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