| 鑄件冷卻過(guò)程中表現(xiàn)出的相變應(yīng)力 |
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| 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。
如果鑄件相變溫度低于臨界溫度，而且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)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。
當(dāng)鑄件薄壁部分放生固態(tài)相變時(shí)，厚壁部分已處于彈性狀態(tài)，若新相比容大于舊相，則厚壁部分受彈性拉伸形成拉應(yīng)力，而薄壁部分被彈性壓縮形成臨時(shí)壓應(yīng)力。這時(shí)相變應(yīng)力符號(hào)和熱應(yīng)力符號(hào)相同，即應(yīng)力疊加。鑄件繼續(xù)冷卻至厚壁部分發(fā)生相變時(shí)，比容增大發(fā)生膨脹，使前一段所形成的相變應(yīng)力消失。
由此可見(jiàn)，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)注意研究，盡量消除有害影響。
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