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铜铸件

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铜铸件冷却过程中表现出的相变应力
浏览:377    发布日期:2019-08-08

  铜铸件的冷却过程其实是一个非常独特的过程,有的要经历合金的固态相变,相变时金属的比较发生变化,比如说碳钢由δ相向γ相转变体积缩小,γ相发生共析转变时,体积增大。

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  但如果铜铸件各部分温度一致,固态相变时发生则不可能产生宏观应力,而只能有微观应力。当相变温度高于塑一弹性转变的临界温度时,相变时合金处于塑性状态,即使铜铸件的各部分有温度存在,所产生的相变应力也不大,并会逐渐减小乃至消失。

  如果铜铸件相变温度低于临界温度,而且铜铸件各部分温差较大,各部分相变时间不同时,则会引起宏观相变应力,由于相变时间不同,相变应力可能成为临时应力或残余应力。

  当铜铸件薄壁部分发生固态相变时,厚壁部分还处于塑性状态,若相变时新相的比容大于旧相的比容,则相变时薄壁部分膨胀,而厚壁部分受到塑性拉伸,结果铜铸件内部只产生很小的拉应力,且随时间延长而逐渐消失。

  这种情况下如果铜铸件继续冷却,厚壁部分发生相变而增大体积,由于已处于弹性状态,薄壁部分将被内层弹性拉伸,而形成拉应力。而厚壁部分被外层弹性压缩而形成压应力,在这种条件下,残余相变应力和残余热应力符号相反,可以互相抵消。

  当铜铸件薄壁部分放生固态相变时,厚壁部分已处于弹性状态,若新相比容大于旧相,则厚壁部分受弹性拉伸形成拉应力,而薄壁部分被弹性压缩形成临时压应力。这时相变应力符号和热应力符号相同,即应力叠加。铜铸件继续冷却至厚壁部分发生相变时,比容增大发生膨胀,使前一段所形成的相变应力消失。

  由此可见,铜铸件中具有固态相变的合金,当新旧相比容差别大,切相变应力符号和热应力符号相同时,两种应力叠加的结果,调质圆钢可能导致铜铸件开裂、变形,所以无论是临时相变应力还是残余相变应力都应注意研究,尽量消除有害影响。


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