精(jīng)密鑄件的應用範圍越來越廣,加工工藝也越來越多,其中冷卻過程是必不可少的過程,有的還要(yào)經(jīng)曆合金的固相(xiàng)轉變,在此過程中金屬的(de)對比發生(shēng)變化,比如(rú)碳鋼的體積從δ相變為γ相(xiàng),γ相變為(wéi)共析時(shí)體積增大。
但如果精(jīng)密鑄件各部位溫(wēn)度相同,固相轉變時可能不會出現(xiàn)微應力(lì),隻(zhī)有微應力。當相變溫度(dù)高于塑性-彈性轉變的臨界溫度時,合金在相變過程中處于塑性狀态。即使鑄件各部位有溫度,相變應力(lì)也很小,會(huì)逐漸降低甚至消失(shī)。
如果精(jīng)密鑄件的相變溫度低于臨界溫度,鑄(zhù)件各部分溫差(chà)較大,且各部分相變時間不同,會引起微觀相變應力(lì),由于(yú)相變時間不同,相變應力可能變成臨時應力或殘餘應力。
當精密鑄件薄壁部分發(fā)生固相轉變時,厚(hòu)壁部分仍處于塑性狀(zhuàng)态。在(zài)相變過(guò)程中,如果新相的比容大于(yú)舊相的比容,則薄壁(bì)部分(fèn)膨脹,而厚壁部分塑性拉伸。結果(guǒ),在鑄件中僅出現小的拉伸(shēn)應力,并随着時(shí)間(jiān)的延長而逐漸消失(shī)。在這種情況下,如(rú)果鑄件繼續冷(lěng)卻,厚壁零件将經曆相變并增加其體積。由于(yú)已經處于彈性狀态,薄壁部分會被内(nèi)層(céng)彈性拉伸(shēn),形成拉應(yīng)力。然而,厚壁部分被外(wài)層彈(dàn)性壓縮以形成壓(yā)縮應力。在這種情(qíng)況下,殘餘相變應力和殘餘(yú)熱應力具有相反的符号,可以相(xiàng)互抵消。
當精密鑄件薄壁部分釋放固相轉變時,厚壁部分已經處于彈性狀态。如(rú)果(guǒ)新比(bǐ)容大于舊相,厚壁部分受到彈性拉伸形成拉應力,薄壁部分受到彈性收縮(suō)形成臨(lín)時壓應(yīng)力。此時(shí)相變應(yīng)力的(de)符号與熱應力的符号相同,即應力疊加。當精密鑄件連續冷卻(què)至厚壁部分發生相變時,比容增大并膨脹,使前一段形成的相變(biàn)應(yīng)力消失。