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機床鑄件冷卻過程中發(fā)生怎樣的變應力
對于機床鑄件在 過程中有的要經歷合金的固態(tài)相變,相變時金屬的比較發(fā)生變化,例如碳鋼由δ相向γ相轉變體積縮小,γ相發(fā)生共析轉變時,體積增大。
如果機床鑄件各部分溫度一致,固態(tài)相變時發(fā)生,則不可能產生宏觀應力,而只能有微觀應力。當相變溫度高于塑一彈性轉變的臨界溫度tk時,相變時合金處于塑性狀態(tài),即使鑄件的各部分有溫度存在,所產生的相變應力也不大,并會逐漸減?。ㄋ沙冢┠?消失;若鑄件相變溫度低于tk、而且鑄件各部分溫差較大。各部分相變時間不同時,則會引起宏觀相變應力,由于相變時間不同,相變應力可能成為臨時應力或殘余應力。
有臨時相變應力的情況
當機床鑄件薄壁部分放生固態(tài)相變時,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力,而薄壁部分被彈性壓縮形成臨時壓應力。這時相變應力符號和熱應力符號相同,即應力疊加。鑄件繼續(xù) 厚壁部分發(fā)生相變時,比容增大發(fā)生膨脹,使前一段所形成的相變應力消失。
有殘余相變應力的情況
鑄件薄壁部分發(fā)生固態(tài)相變時,厚壁部分還處于塑性狀態(tài),若相變時新相的比容大于舊相的比容,則相變時薄壁部分膨脹,而厚壁部分受到塑性拉伸,結果鑄件內部只產生很小的拉應力,且隨時間延長而逐漸消失。鑄件繼續(xù) ,厚壁部分發(fā)生相變而增大體積,由于已處于彈性狀態(tài),薄壁部分將被內層彈性拉伸,而形成拉應力。而厚壁部分被外層彈性壓縮而形成壓應力,在這種條件下,殘余相變應力和殘余熱應力符號相反,可以互相抵消。
所以結論是,具有固態(tài)相變的合金,當新舊相比容差別大,切相變應力符號和熱應力符號相同時,兩種應力疊加的結果,可能導致鑄件開裂、變形,所以無論是臨時相變應力還是殘余相變應力都應注意研究,盡量消除有害影響。