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銅鋳物の冷却過程における相転移応力を示した。

Author:万和銅業    Time:2020-02-24     Clicks:381


銅鋳物の冷却過程は実は非常に独特な過程であり、合金の固体相転移を経験する場合もあり、相転移時の金属の比較に変化が生じ、例えば炭素鋼はδ相からγ相への転移体積が縮小し、γ相が共融転移が発生すると体積が増大する。


銅鋳物の冷却過程における相転移応力を示した。(图1)


しかし,銅鋳物の各部温度が一致すれば,固体相転移が起こると巨視的応力は生じず,微視的応力のみが生じる。相転移温度が塑性一弾性転移の臨界温度より高いとき,相転移時に合金は塑性状態にあり,銅鋳物の各部に温度が存在しても,生成した相転移応力は大きくなく,次第に減少して消失する。


銅鋳物の相転移温度が臨界温度以下であり、銅鋳物の各部分の温度差が大きく、各部分の相転移時間が異なると巨視的な相転移応力を引き起こし、相転移時間が異なるため、相転移応力は一時応力または残留応力となり得る。


銅鋳物の薄壁部分に固体相転移が発生したとき、厚い壁部分はまだ塑性状態にあり、相転移時の新しい相の比容積が古い相の比容積より大きいと、相転移時に薄い壁部分が膨張し、厚い壁部分は塑性引張を受け、結果として銅鋳物内部には小さな引張応力のみが発生し、時間が長くなると次第に消滅していく。


この場合,銅鋳物が冷却を継続すれば,厚い壁部分が相転移して体積が増大し,弾性状態にあるので,薄い壁部分は内部層弾性により引張され,引張応力が形成される。一方,厚い壁部分は外側層の弾性圧縮によって圧縮応力を形成し,この条件では残留相転移応力と残留熱応力符号が反対であり,互いに相殺できる。


銅鋳物の薄壁部分が固体相転移を放生すると,厚い壁部分は弾性状態にあり,新しいものが古い相より大きいと厚い壁部分は弾性引張によって引張応力を形成し,薄い壁部分は弾性圧縮によって一時的な圧応力を形成する。この時の相転移応力符号と熱応力符号は同じで,すなわち応力重ね合せである。銅鋳物が厚さの壁部分まで冷却し続けて相転移が起こると,比容積が増大して膨張し,前のセグメントで形成された相転移応力が消失する。


このことから分かるように、銅鋳物には固体相転移の合金があり、新旧に比べて容差が大きい場合、相転移応力符号と熱応力符号が同時に二つの応力が重なった結果、調整された円鋼は銅鋳物の割れ、変形を引き起こす可能性があるので、臨時相転移応力も残留相転移応力も注意深く研究し、有害な影響を極力なくすようにしている。


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