精(jīng)密鑄(zhù)件的(de)應用(yòng)範圍(wéi)越來越廣,加工工(gōng)藝(yì)也越(yuè)來越多(duō),其中冷(lěng)卻過(guò)程是必不(bú)可(kě)少的(de)過(guò)程,有(yǒu)的還要經曆(lì)合(hé)金的固相(xiàng)轉變(biàn),在此過(guò)程中金(jīn)屬的對比發生(shēng)變化,比如碳鋼(gāng)的體(tǐ)積從δ相變(biàn)為γ相,γ相變為共(gòng)析時(shí)體(tǐ)積增大(dà)。
但如(rú)果精密鑄(zhù)件(jiàn)各部(bù)位溫度(dù)相同,固(gù)相(xiàng)轉(zhuǎn)變時可(kě)能不(bú)會出(chū)現微(wēi)應力(lì),隻有(yǒu)微應(yīng)力。當相變(biàn)溫度高(gāo)于塑性(xìng)-彈性(xìng)轉(zhuǎn)變的臨(lín)界溫度時,合金(jīn)在相(xiàng)變(biàn)過程中處于(yú)塑(sù)性狀态(tài)。即使(shǐ)鑄(zhù)件各部(bù)位有溫度,相變應力也很(hěn)小,會(huì)逐漸降(jiàng)低甚至消失。
如果精密(mì)鑄件(jiàn)的相(xiàng)變溫(wēn)度低(dī)于臨界溫度,鑄件(jiàn)各部分(fèn)溫差較(jiào)大(dà),且各(gè)部分相變(biàn)時間不(bú)同,會引起微(wēi)觀相變(biàn)應力(lì),由(yóu)于相(xiàng)變(biàn)時間不(bú)同,相(xiàng)變(biàn)應力可能變(biàn)成臨時應(yīng)力(lì)或殘(cán)餘應力(lì)。
當精密鑄件薄(báo)壁部分發生固(gù)相轉變時(shí),厚壁(bì)部分仍處于塑(sù)性狀(zhuàng)态(tài)。在相變(biàn)過程(chéng)中(zhōng),如(rú)果新相的比容(róng)大于(yú)舊相的(de)比(bǐ)容,則(zé)薄壁(bì)部(bù)分膨脹(zhàng),而厚(hòu)壁部(bù)分塑(sù)性拉(lā)伸。結果,在(zài)鑄件(jiàn)中(zhōng)僅出現小的拉(lā)伸應力(lì),并随着時間的延長而逐漸消(xiāo)失。在這種情況(kuàng)下,如(rú)果(guǒ)鑄件繼(jì)續冷卻,厚壁零(líng)件将(jiāng)經(jīng)曆相變(biàn)并(bìng)增(zēng)加其體積(jī)。由于已經處于(yú)彈性狀态,薄壁部分(fèn)會(huì)被内層(céng)彈性拉伸(shēn),形成(chéng)拉應力(lì)。然而,厚(hòu)壁部分被外(wài)層彈性壓(yā)縮以形成壓縮(suō)應力。在這種(zhǒng)情況下,殘(cán)餘相變應力和(hé)殘餘熱應(yīng)力具(jù)有相(xiàng)反的(de)符号(hào),可以(yǐ)相互抵消。
當精密鑄件薄壁部分釋放固(gù)相轉變時(shí),厚壁部分(fèn)已經處于(yú)彈性狀态(tài)。如果新比容大于舊(jiù)相,厚壁(bì)部分受到彈性(xìng)拉伸形(xíng)成拉應力,薄壁(bì)部分(fèn)受(shòu)到(dào)彈性收縮形成(chéng)臨時壓應(yīng)力。此時相(xiàng)變應力的(de)符号與熱應(yīng)力的符(fú)号相(xiàng)同,即應力(lì)疊加。當(dāng)精密鑄件連續(xù)冷(lěng)卻至(zhì)厚壁部分發生(shēng)相變時(shí),比容增(zēng)大并(bìng)膨脹,使前(qián)一段(duàn)形成(chéng)的相(xiàng)變應力(lì)消失。