精密鑄件的應用範圍越來越廣,加工(gōng)工藝也越來越多,其中冷(lěng)卻過程是必不可少(shǎo)的過程,有的還要經曆合金的固相(xiàng)轉變,在此過程中金屬的對比發生變化,比如碳鋼的體積從δ相變為γ相,γ相變為共析時體積增大。
但如果精(jīng)密鑄件各部位溫度相同,固相轉變時可能不會出現微應力,隻(zhī)有微應力。當相變溫度高于(yú)塑性-彈性轉變(biàn)的臨界溫度(dù)時,合金在相(xiàng)變過程中(zhōng)處于塑性狀态。即使鑄件各(gè)部位有溫度,相變應力(lì)也很小(xiǎo),會逐漸降低甚至消失(shī)。
如果精密鑄件的相變(biàn)溫度低于臨界溫度,鑄件各部分溫差較大,且各部分相變時間不同,會引(yǐn)起微觀相變應力(lì),由于相(xiàng)變時間不同,相變應力(lì)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(shēng)固相轉變時,厚壁部分仍處于塑性狀态。在相變過程中,如果新相的(de)比容大于舊(jiù)相的比容,則薄壁部分(fèn)膨脹,而厚壁部(bù)分(fèn)塑性拉(lā)伸。結果,在鑄件中僅出現小的(de)拉伸應力,并随(suí)着時間的延長而逐漸消失。在這種情況下,如果鑄件(jiàn)繼續冷卻,厚(hòu)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,薄壁部分會被内層(céng)彈性拉伸,形成拉應力。然而,厚壁部分被外層(céng)彈性壓縮以形(xíng)成壓(yā)縮應力。在這(zhè)種情況下,殘餘(yú)相變應力和殘餘(yú)熱應力具有相反的符(fú)号,可以(yǐ)相互抵消。
當精密鑄(zhù)件薄壁部分釋放固相轉變時,厚壁部分已經處于彈性狀态。如果新比容大于舊(jiù)相,厚壁部分受到彈(dàn)性拉伸形成拉應力,薄壁(bì)部分受到彈性收縮形成臨(lín)時壓應力。此時相變應力的(de)符号與熱應力的符号相同,即應力疊加(jiā)。當精密鑄件連續冷卻(què)至厚壁部分發生(shēng)相變時,比容(róng)增大并膨脹,使前一段形成(chéng)的相變(biàn)應(yīng)力消失。