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銅鑄件冷卻過(guò)程中的相變應(yīng)力特點(diǎn) |
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銅鑄件的冷卻過(guò)程其實(shí)是一個(gè)非常獨(dú)特的過(guò)程,有的要經(jīng)歷合金的固態(tài)相變,相變時(shí)金屬的比較發(fā)生變化,比如說(shuō)碳鋼由δ相向γ相轉(zhuǎn)變體積縮小,γ相發(fā)生共析轉(zhuǎn)變時(shí),體積增大。
但如果銅鑄件各部分溫度一致,固態(tài)相變時(shí)發(fā)生則不可能產(chǎn)生宏觀應(yīng)力,而只能有微觀應(yīng)力。當(dāng)相變溫度高于塑一彈性轉(zhuǎn)變的臨界溫度時(shí),相變時(shí)合金處于塑性狀態(tài),即使鑄件的各部分有溫度存在,所產(chǎn)生的相變應(yīng)力也不大,并會(huì)逐漸減小乃至消失。
如果銅鑄件相變溫度低于臨界溫度,而且銅鑄件各部分溫差較大,各部分相變時(shí)間不同時(shí),則會(huì)引起宏觀相變應(yīng)力,由于相變時(shí)間不同,相變應(yīng)力可能成為臨時(shí)應(yīng)力或殘余應(yīng)力。
當(dāng)銅鑄件薄壁部分發(fā)生固態(tài)相變時(shí),厚壁部分還處于塑性狀態(tài),若相變時(shí)新相的比容大于舊相的比容,則相變時(shí)薄壁部分膨脹,而厚壁部分受到塑性拉伸,結(jié)果鑄件內(nèi)部只產(chǎn)生很小的拉應(yīng)力,且隨時(shí)間延長(zhǎng)而逐漸消失。
這種情況下如果銅鑄件繼續(xù)冷卻,厚壁部分發(fā)生相變而增大體積,由于已處于彈性狀態(tài),薄壁部分將被內(nèi)層彈性拉伸,而形成拉應(yīng)力。而厚壁部分被外層彈性壓縮而形成壓應(yīng)力,在這種條件下,殘余相變應(yīng)力和殘余熱應(yīng)力符號(hào)相反,可以互相抵消。
由此可見(jiàn),銅鑄件中具有固態(tài)相變的合金,當(dāng)新舊相比容差別大,切相變應(yīng)力符號(hào)和熱應(yīng)力符號(hào)相同時(shí),兩種應(yīng)力疊加的結(jié)果,調(diào)質(zhì)圓鋼可能導(dǎo)致鑄件開(kāi)裂、變形,所以無(wú)論是臨時(shí)相變應(yīng)力還是殘余相變應(yīng)力都應(yīng)注意,盡量消除其不良影響。 |
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