铸件内应力的消除技术
发布时间：2020-05-06 16:18
<section><span style="margin: 0px; padding: 0px; font-size: 16px;">铸件在凝固和冷却过程中，由于收缩受阻，各部位冷却速度不同以及组织转变引起 体积变化等原因，不可避免的会在铸件内产生内应力。铸件内应力会使铸件在存放、后 序加工及使用过程中产生裂纹或变形，降低铸件的尺寸精度和使用性能，甚至使铸件报 废。因此，对于有较大铸造残留应力的铸件，尤其是形状复杂的大型铸件，应在机械加工 前进行消除内应力处理。铸件在焊补时也会产生内应力，因此，焊补后的铸件也应进行消除内应力处理。 </span></section><p><br/></p><section><br/></section><section><span style="margin: 0px; padding: 0px; font-size: 16px;">最常采用的铸件消除内应力处理方法是自然时效和人工时效。自然时效是将铸件 平稳地放置在空地上，一般放置6-18个月，最好经过夏季和冬季。大型铸铁件，如床 身，机架等一般采用这种时效方法。自然时效稳定铸件尺寸的效果比人工时效好，但周 期长，因此中小铸件、甚至大铸件通常都采用人工时效方法来消除内应力。人工时效通 常指对铸件进行消除内应力回火，即将铸件加热到塑性变形温度范围保持一段时间，使 铸件各部位温度均匀化，从而释放铸件内应力，使铸件尺寸趋于稳定，然后使铸件在炉内 缓慢冷却到弹性变形温度范围后出炉空冷。此外，振动时效作为一种消除铸件内应力的 新工艺，由于其能耗和处理成本较低，且在消除内应力及保证铸件尺寸稳定性方面效果 显著，也越来越受到重视。</span></section><section><br/></section><section><span style="margin: 0px; padding: 0px; color: rgb(123, 12, 0); font-size: 18px;"><strong style="margin: 0px; padding: 0px;">第一节 铸铁件内应力的消除</strong></span></section><section><strong style="margin: 0px; padding: 0px;"><br/></strong></section><section><strong style="margin: 0px; padding: 0px;">一、灰铸铁件消除内应力时效处理</strong></section><section><span style="margin: 0px; padding: 0px; font-size: 16px;">灰铸铁件消除内应力人工时效工艺曲线见图11-5-1。</span></section><section><br/></section><section><img class="rich_pages" src="https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_png/TCIDp9rFWaYJCX2T7zAKVIRG984Qv1JL7Hp4dXnkt1XTdict2a85iaPia8K4Rto8icxNteBoevvicswIH5FQTENvibyw/640?wx_fmt=png"/></section><section><br/></section><section><span style="margin: 0px; padding: 0px; font-size: 16px;">时效温度根据铸铁件的力学性能要求和可能产生的石墨化倾向来选择，一般低于 <span style="margin: 0px; padding: 0px; color: rgb(0, 0, 0); font-family: DY116;">Ac1</span>。普通灰铸铁的渗碳体分解和粒化开始温度是550℃，加入稳定渗碳体的合金元素可使该温度提高。图 <span style="margin: 0px; padding: 0px; font-family: DY116; color: rgb(0, 0, 0);">11-5-2</span>是人工时效温度与普通灰铸铁的残留应力和变形减少程度 的关系，图11-5-3是人工时效温度与普通灰铸铁力学性能的关系。</span></section><section><br/></section><section><img class="rich_pages" src="https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_png/TCIDp9rFWaYJCX2T7zAKVIRG984Qv1JLssVntGQCzlBeL4YOiaovcaq3icDsRVWp4J4ic830OiaZDKQtGfAQyk0TRA/640?wx_fmt=png"/></section><section><br/></section><section><br/></section><section><span style="margin: 0px; padding: 0px; font-size: 16px;">图11-5-4和图11-5-5分别为低合金灰铸铁和高合金灰铸铁人工时效温度与残留应力的关系曲线。</span></section><section><br/></section><section><img class="rich_pages" src="https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_png/TCIDp9rFWaYJCX2T7zAKVIRG984Qv1JL52uia0BZnNcGL8l8pJw2K9LJGelyGj0UBtaKjJ4Rd0ZGjPf8pbklAXw/640?wx_fmt=png"/></section><section><img class="rich_pages" src="https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_png/TCIDp9rFWaYJCX2T7zAKVIRG984Qv1JLIpOPC0FjOqYDWYSftntDNMrclO6dJVU1SabqDdYEWHfIs0HEOSicp1w/640?wx_fmt=png"/></section><section><br/></section><section><img class="rich_pages" src="https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_png/TCIDp9rFWaYJCX2T7zAKVIRG984Qv1JLfuzjQpyNicwvLJPaYjId2J95LNclXAnqOu1Sbgj1Fkb8kGvHlCw79zQ/640?wx_fmt=png"/></section><section><br/></section><section><span style="margin: 0px; padding: 0px; font-size: 16px;">从以上各图可以看出，普通灰铸铁时效温度以550℃为宜，时效温度超过570℃时， 会使渗碳体分解和粒化而导致灰铸铁力学性能急剧下降。含有Cr、Mo、Mn、V<span style="margin: 0px; padding: 0px; font-family: DY120; color: rgb(0, 0, 0);"> </span>等稳定碳化物元素的低合金灰铸铁，如低镍铬合金铸铁的时效温度可提高到600℃；高合金灰铸铁，如 <span style="margin: 0px; padding: 0px; color: rgb(0, 0, 0); font-family: DY120;">Ni-Cu-Cr</span>合 金铸铁的时效温度可提高到650℃时，时效处理效果较为理想。</span></section><section><br/></section><section><span style="margin: 0px; padding: 0px; color: rgb(0, 0, 0); font-size: 16px;">时效时间 <em style="margin: 0px; padding: 0px;">t </em>取决于时效温度及铸件的壁厚、轮廓尺寸和复杂程度。一般按下式计算：</span></section><section><span style="margin: 0px; padding: 0px; color: rgb(0, 0, 0); font-size: 16px;"><br/></span></section><section><img class="rich_pages" src="https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_png/TCIDp9rFWaYJCX2T7zAKVIRG984Qv1JLYrbAh6bqoFEFsZU3Z1nk2GZaMCugmOFWiargWnDIWGaS0JaD3CNHoBw/640?wx_fmt=png"/></section><section><br/></section><section><span style="margin: 0px; padding: 0px; font-size: 16px;"><em style="margin: 0px; padding: 0px;"><span style="margin: 0px; padding: 0px; color: rgb(0, 0, 0); font-family: DY121;">t` </span></em>的长短取决于时效温度、铸件结构复杂程度及消除内应力的具体要求。形状复杂和要求内应力消除彻底的铸件，可选取较大值。铸件内应力的消除在开始保温的前2-3h效果最明显，以后逐渐减弱。时效处理时，铸件一般宜在300℃以下装炉，结构复杂和 截面相差悬殊的铸件及导热性差的高合金铸件，装炉温度不得高于100℃。</span></section><section><br/></section><section><span style="margin: 0px; padding: 0px; font-size: 16px;">时效处理时的升温速度应根据铸件的重量和结构复杂程度来确定。大铸件、形状复杂的铸件及高合金铸件的升温速度应小于60℃/h；一般铸件应小于120℃/h。升温速度 过快，有可能导致结构复杂铸件产生热处理裂纹。</span></section><section><br/></section><section><span style="margin: 0px; padding: 0px; font-size: 16px;">铸件在人工时效保温阶段后的冷却速度必须缓慢，以免在铸件中产生二次内应力。结构复杂和消除应力要求高的铸件应以小于30℃/h<span style="margin: 0px; padding: 0px; font-family: DY120; color: rgb(0, 0, 0);"> </span>的冷却速度随炉冷却到100℃以下后再出炉空冷；一般铸件可以以小于80℃/h<span style="margin: 0px; padding: 0px; font-family: DY120; color: rgb(0, 0, 0);"> </span>的冷却速度随炉冷却到200℃以下出炉空 冷。表11-5-1<span style="margin: 0px; padding: 0px; font-family: DY120; color: rgb(0, 0, 0);"> </span>为一些铸造厂实际采用的灰铸铁件人工时效热处理规范。</span></section><section><br/></section><section><img class="rich_pages" src="https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_png/TCIDp9rFWaYJCX2T7zAKVIRG984Qv1JLZSFg9EXsslicLZxe0smN71EgLrtiaKdSY5GsRSInj9LHu9hdlibYK7hZg/640?wx_fmt=png"/></section><section><img class="rich_pages" src="https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_png/TCIDp9rFWaYJCX2T7zAKVIRG984Qv1JLmpsjuSGnoLXfk2BNILqBCkTeywibZ1sppiaYiaKfru4Ua8Gbn2OTbk2gg/640?wx_fmt=png"/></section><section><br/></section><section><strong style="margin: 0px; padding: 0px;">二、白口铸铁件消除内应力退火</strong></section><section><span style="margin: 0px; padding: 0px; font-size: 16px;">合金元素含量高的高合金白口铸铁，尤其是高硅铸铁和高铬铸铁，由于热导率低和 线收缩率大，铸件在凝固冷却后有较大的残留应力，如不及时退火予以消除，极易在放 置、运输、加工和使用过程中自行开裂，所以必须进行人工时效。</span></section><section><br/></section><section><span style="margin: 0px; padding: 0px; font-size: 16px;">高合金白口铸铁的人工时效工艺，一般是以20-100℃/h<span style="margin: 0px; padding: 0px; font-family: DY123; color: rgb(0, 0, 0);"> </span>的加热速度使铸件升温到800-900℃，保温一段时间后以20-50℃<span style="margin: 0px; padding: 0px; font-family: DY123; color: rgb(0, 0, 0);"> </span>的冷却速度随炉缓慢冷却到100-150℃以下出炉。形状复杂和导热性极差的铸件，加热速度和冷却速度取下限；一般铸件的加热 <span style="margin: 0px; padding: 0px; color: rgb(0, 0, 0);">速度和冷却速度取上限。保温时间t=δ/25（h），式中</span><span style="margin: 0px; padding: 0px; font-family: DY125; color: rgb(0, 0, 0);">δ</span>为铸件厚度（<span style="margin: 0px; padding: 0px; color: rgb(0, 0, 0); font-family: DY123;">mm</span>）。</span></section><section><br/></section><section><span style="margin: 0px; padding: 0px; font-size: 16px;">以下是实际生产中采用的高硅耐酸铸铁件和高铬铸铁件的人工时效规范。</span></section><section><br/></section><section><span style="margin: 0px; padding: 0px; font-size: 16px;"><span style="margin: 0px; padding: 0px; color: rgb(0, 0, 0);"><span style="margin: 0px; padding: 0px; font-family: DY123;">1. </span>高硅铸铁件（<span style="margin: 0px; padding: 0px; font-family: DY125;">ω</span>（<span style="margin: 0px; padding: 0px; font-family: DY123;">C</span>）<span style="margin: 0px; padding: 0px; font-family: DY123;">=0.3%-0.8% , </span><span style="margin: 0px; padding: 0px; font-family: DY125;">ω</span>（<span style="margin: 0px; padding: 0px; font-family: DY123;">Si</span>）<span style="margin: 0px; padding: 0px; font-family: DY123;">=14.5%、<span style="margin: 0px; padding: 0px; font-family: DY125;">ω</span>（<span style="margin: 0px; padding: 0px;">Mn</span>）<span style="margin: 0px; padding: 0px;">=0.3%-0.8%、<span style="margin: 0px; padding: 0px; font-family: DY125;">ω</span>（<span style="margin: 0px; padding: 0px;">S</span>）≤<span style="margin: 0px; padding: 0px;">0.07%、<span style="margin: 0px; padding: 0px; font-family: DY125;">ω</span>（<span style="margin: 0px; padding: 0px;">P</span>）<span style="margin: 0px; padding: 0px;">≤0.1%）</span></span></span></span>。简单的中、小铸件以100℃/h<span style="margin: 0px; padding: 0px; font-family: DY123;"> </span>的加热速度缓慢升温至 <span style="margin: 0px; padding: 0px; font-family: DY123;">850℃-900℃</span>，保温1-2h后以30-50℃/h</span><span style="margin: 0px; padding: 0px; color: rgb(0, 0, 0); font-family: DY123;"> </span>的冷却速度随炉缓慢冷却；形状较复杂的铸件，应在凝固后冷却至700℃左右时即出型送入已预热到该温度的退火炉中，然后升温至780-850℃，保温2-4h后以30-50℃/h<span style="margin: 0px; padding: 0px; color: rgb(0, 0, 0); font-family: DY123;"> </span>的冷却速度随炉缓慢冷却。</span></section><section><br/></section><section><span style="margin: 0px; padding: 0px; font-size: 16px;"><span style="margin: 0px; padding: 0px; font-family: DY123; color: rgb(0, 0, 0);">2.</span>高铬铸铁件（<span style="margin: 0px; padding: 0px; color: rgb(0, 0, 0); font-family: DY125;">ω</span>（<span style="margin: 0px; padding: 0px; color: rgb(0, 0, 0); font-family: DY123;">C</span>）<span style="margin: 0px; padding: 0px; color: rgb(0, 0, 0); font-family: DY123;">=0.5%-1.0% , </span><span style="margin: 0px; padding: 0px; color: rgb(0, 0, 0); font-family: DY125;">ω</span>（<span style="margin: 0px; padding: 0px; color: rgb(0, 0, 0); font-family: DY123;">Si</span>）<span style="margin: 0px; padding: 0px; color: rgb(0, 0, 0); font-family: DY123;">=0.5%-1.3%、<span style="margin: 0px; padding: 0px; font-family: DY125;">ω</span>（Mn）=0.5%-0.8%、<span style="margin: 0px; padding: 0px; font-family: DY125;">ω</span><span style="margin: 0px; padding: 0px;">（Cr）=26%-30%、</span><span style="margin: 0px; padding: 0px; font-family: DY125;">ω</span>（S）≤0.08%、<span style="margin: 0px; padding: 0px; font-family: DY125;">ω</span>（P）≤0.1%）</span>或<span style="margin: 0px; padding: 0px; color: rgb(0, 0, 0); font-family: DY125;">ω</span><span style="margin: 0px; padding: 0px;">（</span><span style="margin: 0px; padding: 0px; color: rgb(0, 0, 0); font-family: DY123;">C</span><span style="margin: 0px; padding: 0px;">）</span><span style="margin: 0px; padding: 0px; color: rgb(0, 0, 0); font-family: DY123;">=1.5%-2.2% , </span><span style="margin: 0px; padding: 0px; color: rgb(0, 0, 0); font-family: DY125;">ω</span><span style="margin: 0px; padding: 0px;">（</span><span style="margin: 0px; padding: 0px; color: rgb(0, 0, 0); font-family: DY123;">Si</span><span style="margin: 0px; padding: 0px;">）</span><span style="margin: 0px; padding: 0px; color: rgb(0, 0, 0); font-family: DY123;">=1.3%-1.7%、<span style="margin: 0px; padding: 0px; font-family: DY125;">ω</span>（Mn）=0.5%-0.8%、<span style="margin: 0px; padding: 0px; font-family: DY125;">ω</span>（Cr）=32%-36%、<span style="margin: 0px; padding: 0px; font-family: DY125;">ω</span>（S）≤0.1%、<span style="margin: 0px; padding: 0px; font-family: DY125;">ω</span>（P）≤0.1%）,</span>将铸件缓慢加热至820-850℃铸件温度在500℃<span style="margin: 0px; padding: 0px; font-family: DY123; color: rgb(0, 0, 0);"> </span>以下时加热速度为20℃/h，铸件温度在500℃以上时加热速度为50℃/h保温，保温时间 <span style="margin: 0px; padding: 0px; color: rgb(0, 0, 0);">保温时间t=δ/25（h），式中</span><span style="margin: 0px; padding: 0px; font-family: DY125; color: rgb(0, 0, 0);">δ</span><span style="margin: 0px; padding: 0px;">为铸件厚度（</span><span style="margin: 0px; padding: 0px; color: rgb(0, 0, 0); font-family: DY123;">mm</span><span style="margin: 0px; padding: 0px;">）</span>，然后以25-40℃/h的冷却速度随炉缓慢冷却至100-150℃出炉空冷。</span></section><section><span style="margin: 0px; padding: 0px; font-size: 16px;"><br/></span></section><section><strong style="margin: 0px; padding: 0px;"><span style="margin: 0px; padding: 0px; font-size: 16px;">三、球墨铸铁件消除内应力时效处理</span></strong></section><section><span style="margin: 0px; padding: 0px; font-size: 16px;">球墨铸铁弹性模量较高且对凝固冷却速度非常敏感，其铸件内应力一般比灰铸铁件高1-2倍，与白口铸铁相近。因此，对形状复杂、壁厚差较大的球墨铸铁件，即使无特殊 的热处理要求，一般也应进行消除内应力的低温时效处理。球墨铸铁件的应力松弛倾向 比灰铸铁小，且与其基体组织有关，其低温时效回火的工艺要点是：将铸件加热到Ac1以 下温度保温一段时间后随炉缓慢冷却到弹性温度范围，于200-250℃出炉空冷。但目前 国内铸造厂家多采用铸态球墨铸铁工艺生产球墨铸铁件，对这类球墨铸铁件一般不需要 进行消除内应力的低温时效回火处理。表11-5-2所示为球墨铸铁件时效处理温度与内应力的关系。</span></section><section><span style="margin: 0px; padding: 0px; font-size: 16px;"><br/></span></section><section><img class="rich_pages" src="https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_png/TCIDp9rFWaYJCX2T7zAKVIRG984Qv1JLk91H1fpkAMm9bte89CFMX48POuJehck19guIfQlbpnG04gxEibcEaJg/640?wx_fmt=png"/></section><section><br/></section><section>由表11-5-2<span style="margin: 0px; padding: 0px; font-size: 14px; font-family: DY127; color: rgb(0, 0, 0);"> </span>可见，时效温度越高，铸件的内应力消除得就越彻底。国内铸造厂通常将铁素体球墨铸铁件的时效温度控制在600-650℃对于铁素体+珠光体基体的球墨铸铁件，由于珠光体中的共析渗碳体有可能在600℃以上开始粒化和石墨化，因此通常将 其时效温度控制在550-600℃。图11-5-6是生产中普遍采用的球墨铸铁件时效处理工艺曲线。<br/></section><section><br/></section><section><img class="rich_pages" src="https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_png/TCIDp9rFWaYJCX2T7zAKVIRG984Qv1JLDzC2RYiaZpIM7cfjDfhbHhopr0OoicBvGiae99NIvyGWgyVf8Yib5bfedg/640?wx_fmt=png"/></section><section><br/></section><section><img class="rich_pages" src="https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_png/TCIDp9rFWaYJCX2T7zAKVIRG984Qv1JLJAUweCxroyWflMLKFy2hVDNCEBYSydBvhM4ED9XUWriaQPcuMYSVvKQ/640?wx_fmt=png"/></section><section><img class="rich_pages" src="https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_png/TCIDp9rFWaYJCX2T7zAKVIRG984Qv1JLafHsVicyAhLeaVQ3pwfqyuEn1O5xesvzeJCsribSdiaPolGZBByJ5sLHQ/640?wx_fmt=png"/></section><section><br/></section><section><span style="margin: 0px; padding: 0px; font-size: 16px;">对形状特别复杂的铸件，可适当延长保温时间。按此工艺对球墨铸铁件进行时效处 理，可消除铸件中90%-95%的铸造残留应力。</span></section><section><br/></section><section><br/></section><section><span style="margin: 0px; padding: 0px; color: rgb(123, 12, 0); font-size: 18px;"><strong style="margin: 0px; padding: 0px;">第二节 铸钢件内应力的消除</strong></span></section><section><span style="margin: 0px; padding: 0px; color: rgb(123, 12, 0);"><strong style="margin: 0px; padding: 0px;"><br/></strong></span><span style="margin: 0px; padding: 0px; color: rgb(0, 0, 0);"><strong style="margin: 0px; padding: 0px;">一、铸钢件消除内应力回火</strong></span></section><section><span style="margin: 0px; padding: 0px; color: rgb(0, 0, 0); font-size: 16px;">铸钢件消除内应力回火工艺曲线见图11-5-7。</span></section><section><img class="rich_pages" src="https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_png/TCIDp9rFWaYJCX2T7zAKVIRG984Qv1JLX3HsYKOTdxb1HbftDDX0RZERYGUSnwT79nX044VWVibHWsbCcPxA0XA/640?wx_fmt=png"/></section><section><strong style="margin: 0px; padding: 0px;">二、焊补后铸钢件消除内应力回火</strong></section><section><span style="margin: 0px; padding: 0px; font-size: 16px;">回火规范见图11-5-8<span style="margin: 0px; padding: 0px; font-family: DY131; color: rgb(0, 0, 0);"> </span>和图11-5-9所示。这两种规范适用于ZG230-450、ZG270-500、ZG310-570、ZG20CrMo、ZG20CrMoV和ZGl5CrMo1V等铸钢件。</span></section><section><img class="rich_pages" src="https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_png/TCIDp9rFWaYJCX2T7zAKVIRG984Qv1JLQUCOXaGrG7UCEFNXMcJKzLXgRTwIbELpUb1qxTZjBbYRTxYtz8sMbQ/640?wx_fmt=png"/></section><section><img class="rich_pages" src="https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_png/TCIDp9rFWaYJCX2T7zAKVIRG984Qv1JLQWFYrXickK9DaibnF7DxJPAZ7VJkNhQJpicE2aian5Xq9C8o2EpjxykRdQ/640?wx_fmt=png"/></section><section><br/></section><section><span style="margin: 0px; padding: 0px; font-size: 18px; color: rgb(123, 12, 0);"><strong style="margin: 0px; padding: 0px;">第三节 非铁合金铸件内应力的消除</strong></span></section><section><strong style="margin: 0px; padding: 0px;"><br/></strong></section><section><strong style="margin: 0px; padding: 0px;">一、铝合金铸件内应力的消除</strong></section><section><span style="margin: 0px; padding: 0px; font-size: 16px;"><span style="margin: 0px; padding: 0px; font-family: DY132; color: rgb(0, 0, 0);">1. </span>回火：将铸件缓慢加热至290-310℃，保温2-4h，出炉空冷或随炉冷却。</span></section><section><span style="margin: 0px; padding: 0px; font-size: 16px;"><strong style="margin: 0px; padding: 0px;"><br/></strong></span></section><section><span style="margin: 0px; padding: 0px; font-size: 16px;"><span style="margin: 0px; padding: 0px; font-family: DY132; color: rgb(0, 0, 0);">2.</span>冰冷处理：对于尺寸稳定性要求较高的铸件，可将铸态或固溶处理后的铸件置于冷处理炉中，冷却至-50~-70℃或更低的温度，保持2-4h，出炉后在空气或热水中加热到室温，或进炉加热到接近人工时效温度。<strong style="margin: 0px; padding: 0px;"><br/></strong></span></section><section><br/></section><section><span style="margin: 0px; padding: 0px; font-size: 16px;"><span style="margin: 0px; padding: 0px; color: rgb(0, 0, 0); font-family: DY132;">3.</span>循环热处理：对于尺寸稳定性要求更高的铸件，可将铸件冷却至-50~-70℃，保 持2-4h，然后加热到200℃左右保持一定时间，如此反复进行多次冷却和加热。铸件的 冷却温度、加热温度、保持时间以及反复冷却和加热的次数，应根据铸件的结构复杂程度 及对残留应力的要求予以确定。</span></section><section><strong style="margin: 0px; padding: 0px;"><br/></strong></section><section><strong style="margin: 0px; padding: 0px;">二、铜合金铸件内应力的消除</strong></section><section><span style="margin: 0px; padding: 0px; font-size: 16px;">铜合金铸件一般采用时效处理来消除内应力。</span></section><section><span style="margin: 0px; padding: 0px; font-size: 16px;"><span style="margin: 0px; padding: 0px; font-family: DY132; color: rgb(0, 0, 0);">1. </span>锡青铜铸件：加热至650℃，保温 <span style="margin: 0px; padding: 0px; font-family: DY132; color: rgb(0, 0, 0);">2-3h</span>，随炉冷却至室温或随炉冷却至 <span style="margin: 0px; padding: 0px; font-family: DY132; color: rgb(0, 0, 0);">300℃</span>出炉空冷。</span></section><section><br/></section><section><span style="margin: 0px; padding: 0px; font-size: 16px;">2. 磷青铜铸件：加热至 500-600℃，保温1-2h，随炉冷却至室温或随炉冷却至300℃出炉空冷。</span></section><section><br/></section><section><span style="margin: 0px; padding: 0px; font-size: 16px;">3. 黄铜铸件：α黄铜铸件加热至500-600℃保温1-2h，（α+β）黄铜铸件加热至600-700℃保温1-2h，随炉冷却至室温或随炉冷却至300℃出炉空冷。</span></section><section><br/></section><section><br/></section><section><span style="margin: 0px; padding: 0px; color: rgb(123, 12, 0); font-size: 18px;"><strong style="margin: 0px; padding: 0px;">第四节 铸钢件的振动消除内应力</strong></span></section><section><span style="margin: 0px; padding: 0px; color: rgb(123, 12, 0);"><strong style="margin: 0px; padding: 0px;"><br/></strong></span></section><section><span style="margin: 0px; padding: 0px; color: rgb(0, 0, 0);"><strong style="margin: 0px; padding: 0px;">一、振动时效参数</strong></span></section><section><span style="margin: 0px; padding: 0px; font-size: 16px; color: rgb(0, 0, 0);"><span style="margin: 0px; padding: 0px; font-family: DY134;">1. </span>振动频率的确定：过高的振动频率会在生产现场产生令人无法忍受的的噪声。一 般采用悬臂夹持式，共振频率为33.2Hz，噪声较小。振动工件固有频率 <em style="margin: 0px; padding: 0px;"><span style="margin: 0px; padding: 0px; font-family: DY135;">f </span></em>的计算公式为:</span></section><section><span style="margin: 0px; padding: 0px; color: rgb(123, 12, 0); font-size: 16px;"><br/></span></section><section><img class="rich_pages" src="https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_png/TCIDp9rFWaYJCX2T7zAKVIRG984Qv1JLhiaCj3uz6eXSSciaQREHg4OSLTf3ZObvjbKun3hznYvbVJo9ObQvjwiaw/640?wx_fmt=png"/></section><section><br/></section><section><span style="margin: 0px; padding: 0px; color: rgb(0, 0, 0); font-size: 16px;">从上式可见，在铸件的刚度（ <em style="margin: 0px; padding: 0px;"><span style="margin: 0px; padding: 0px; font-family: DY135;">EjI </span></em>）、结构、质量确定后，可通过边界条件来改变铸件的 固有频率。边界条件系数<span style="margin: 0px; padding: 0px; text-align: justify; font-family: 宋体;">a</span><sub style="margin: 0px; padding: 0px; text-align: justify;"><span style="margin: 0px; padding: 0px; font-family: 宋体; vertical-align: sub;">n</span></sub><span style="margin: 0px; padding: 0px; font-family: DY134;"> </span>与铸件夹持条件的关系见表11-5-3。 </span></section><section><span style="margin: 0px; padding: 0px;"><br/></span></section><section><img class="rich_pages" src="https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_png/TCIDp9rFWaYJCX2T7zAKVIRG984Qv1JLszwCyKdsztMWeC0icw52TNqib6OLnrtEJ69xoF1uGY4PvAXIYTiaJ052A/640?wx_fmt=png"/></section><section><br/></section><section><span style="margin: 0px; padding: 0px; font-size: 16px;"><span style="margin: 0px; padding: 0px;">为了降低噪声，设计了在工作台上夹持的噪声很小的ZSJ-1</span><span style="margin: 0px; padding: 0px; font-family: DY134; color: rgb(0, 0, 0);"> </span><span style="margin: 0px; padding: 0px;">型激振机，每班次可在 工作台上对 </span><span style="margin: 0px; padding: 0px; font-family: DY134; color: rgb(0, 0, 0);">14-18</span><span style="margin: 0px; padding: 0px;">个铸件进行振动时效，振动频率为30Hz左右，电流为2A，电压为150V，夹住一头各振 </span><span style="margin: 0px; padding: 0px; font-family: DY134; color: rgb(0, 0, 0);">15min</span><span style="margin: 0px; padding: 0px;">。</span></span></section><section><br/></section><section><span style="margin: 0px; padding: 0px; font-size: 16px;"><span style="margin: 0px; padding: 0px; font-family: DY134; color: rgb(0, 0, 0);">2.</span><span style="margin: 0px; padding: 0px;">振动时效的电流监测和内耗试验：振动时效处理时，振动源的电动机电流要比振 动前低0.2-0.3A，但电流下降至稳定值后，继续振动时电流就不再下降，与此同时，铸件的共振峰发生偏移和变陡，形状变尖。共振峰变陡是由铸件经振动时效后内耗下降所引起的。为此，用衰减法测试了铸件在振动时效处理前后的固有频率和内耗</span><span style="margin: 0px; padding: 0px; text-align: justify; font-family: 宋体;">Q</span><sup style="margin: 0px; padding: 0px; text-align: justify;"><span style="margin: 0px; padding: 0px; font-family: 宋体; vertical-align: super;">-1</span></sup><span style="margin: 0px; padding: 0px;">的变 化。试验证明，振动时效处理后，铸件内牦</span><span style="margin: 0px; padding: 0px; text-align: justify; font-family: 宋体;">Q</span><sup style="margin: 0px; padding: 0px; text-align: justify;"><span style="margin: 0px; padding: 0px; font-family: 宋体; vertical-align: super;">-1</span></sup><span style="margin: 0px; padding: 0px;">有所下降，其值可按下式计算： </span></span></section><section><span style="margin: 0px; padding: 0px;"><br/></span></section><section><img class="rich_pages" src="https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_png/TCIDp9rFWaYJCX2T7zAKVIRG984Qv1JLDyNyk9JBffFpdv3FsicdcdKicNNpqFJFib9bx5S5twDjrmKtJBCsuiaFgA/640?wx_fmt=png"/></section><section><img class="rich_pages" src="https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_png/TCIDp9rFWaYJCX2T7zAKVIRG984Qv1JL14UjzmZEGwNFrHzcGRrtlShvX6sJwIQvvRoSZE6dOwliazcq21icWllg/640?wx_fmt=png"/></section><section><br/></section><section><strong style="margin: 0px; padding: 0px;">二、振动时效机理</strong></section><section><span style="margin: 0px; padding: 0px; font-size: 16px;"><span style="margin: 0px; padding: 0px; font-family: DY139; color: rgb(0, 0, 0);">1. </span><span style="margin: 0px; padding: 0px;">振动使铸件的内应力趋于平衡：铸件的内应力是造成变形的主要原因，只有消除内应力才能有效地制止铸件变形，将其限制在最小的范围内。但试验表明，振动时效并不能大幅度地降低铸件的内应力，更不能使铸件的内应力降到零，有的铸件在振动时效 后内应力只降低了20%-30%，但铸件的尺寸稳定性良好。可能的解释是：铸件的内应 力是不均衡的，正是这种不均衡的应力导致了铸件的整体变形。振动可以使铸件的内应 力趋于均匀，促使铸件的尺寸趋于稳定。振动时效铸件与热时效铸件内应力的均匀性比 较见表11-5-5。由表可见，振动时效铸件比热时效铸件具有更好的应力均匀性。</span><br/></span></section><section><br/></section><section><span style="margin: 0px; padding: 0px; font-size: 16px;"><span style="margin: 0px; padding: 0px; font-family: DY139; color: rgb(0, 0, 0);">2. </span><span style="margin: 0px; padding: 0px;">振动提高了铸件的抗变形能力：铸件的内应力分为两种，一种是在含有大量晶体的宏观范围内的宏观应力，另一种是存在于晶体内部和晶界等微区内的微观应力。机械振动既使铸件内的晶体产生滑移，使宏观应力得到松驰而部分下降。又在晶体内产生滑 移和使晶界发生畸变，提高了金属发生变形的能阈，从而提高了铸件的尺寸稳定性。</span></span></section><section><br/></section><section><img class="rich_pages" src="https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_png/TCIDp9rFWaYJCX2T7zAKVIRG984Qv1JLFJgiaMibpVMctnGWuFP3ibVOlqqLFaPyjcmAGf3rtll0vqHhiaKpy15vkA/640?wx_fmt=png"/></section><section><br/></section><section><span style="margin: 0px; padding: 0px; font-size: 16px;"><span style="margin: 0px; padding: 0px; font-family: DY141; color: rgb(0, 0, 0);">3. </span><span style="margin: 0px; padding: 0px;">振动使铸件内的位错沿晶界产生滑移：试验表明，金属材料在反复受到低于其弹性极限的应力（即使是很小的应力）作用时，其内部会产生位错滑移。将铸件长时间放在室外进行自然时效，就是利用温度的自然变化（一天冷热循环一次），使铸件在多次反复 的膨胀和收缩应力作用下，使晶体内部或晶界间的位错产生微观滑移，从而使铸件内的 应力得到松弛并趋于均匀。热处理消除应力是以提高铸件的温度来加速原子的振动，使 位错产生滑移，它使金属的宏观应力得到松弛，减少了宏观应力。当振动达到一定程度 时，此种滑移可由于位错的互相交截、牵连而相对停止，使固定位错增加，可逆位错减少， 使晶界间的微观应力增大，位错难以继续滑移，从而提高了铸件的抗变形能力和尺寸稳 定性。位错从滑移到固定很可能也是振动时效时振动源的电动机电流下降和铸件内耗 减少的主要原因。</span></span></section><p><br/></p><p><br/></p>
