铸铁件的时效处理及方法

    时效处理可分为自然时效和人工时效两种。自然时效是将铸件置于露天场地半年以上，便其缓缓地发生形，从而使残余应力消除或减少，人工时效是将铸件加热到550～650℃进行去应力退火，它比自然时效节省时间，残余应力去除较为彻底.
    振动时效技术发展史
    使用振动处理方法消除或均化金属件的残余应力，以代替热时效（焖火）。这种新技术在国外被称作：“Ｖibratory Stress Relief Method”（简称VSR），引进我国后又称“振动时效”该技术源于美国发展和应用于英国、法国、前苏联。据统计，目前世界上正在使用的VSR设备有一万台以上，许多国家都已将振动时效定为某些机械构件必须采用的标准工艺，我国的振动时效技术经过科研人员的不懈努力在机理和应用上取得了突破性的进展，一些技术指标已达到或超过国外同类设备的先进水平。
    人工时效是退火吗？
    对于铸铁件来说，人工时效就是热时效。也就是一种能够快速降低铸件内应力的退火工艺。时效现在有三种方式：自然时效、人工时效、振动时效。
    自然时效和热时效，即工件露天长时间放置，由于温度的自然变化以及其它环境变化使工件的尺寸日趋稳定。一般说来这需长达两年的时间。用木锤敲击工件，用风握直接振动等，在实际生产中都有应用，有人认为用机械施加工件即相当于加速自然时效，这种方法在国外早有专刊。它的基本原理就是采用激振器的周期外力－激振力的作用下，使之与工件发生共振（激振器产生与工件本征频率相一致的振动频率），从而获得相当大的振动能量。这种能量可以和热能相比的、共振中交变的初应力与残余应力相叠加，驱使工件产生更大的振动，发生局部屈服，使晶体内部错位和晶界产生微观滑移，引起微量塑性变形，促使大量错位部分钉轧在杂质上，另一部分聚集到晶粒间界上，另外还有一部分错位获得足够大的能量，可以穿过晶界而进入另一个晶粒内，这样从总体看工件的残余应力得到松弛或均化，在宏观上表现为尺寸稳定、刚度、耐腐蚀性、耐疲劳性提高，金属内耗下降，塑性得到改善。由于晶粒内错位大量聚集在晶界和杂志上，所以造成各个晶粒内应力的完全不均匀性，使微观应力提高。由此错位处在更大的大型应力场内，滑移阻尼增大，所以错位再滑移是非常困难的。
    振动时效消除残余应力就是将激振器紧紧固定于工件上施加机械振动，工件放置于橡胶块或者其他弹性支撑上，以防止地面对振动的阻尼作用，振动频率通过控制器控制调节电机转速获得，频率通常在167HZ以内，整个设备消耗电能很低，一般不超过1KW，对于大多数工件，15分钟振动即可消除或均化应力，使工件尺寸稳定精度提高，处理的工件重量从几十公斤到上百吨。
    时效三种方式：
    对于铸铁件来说，人工时效就是热时效。也就是一种能够快速降低铸件内应力的退火工艺。时效现在有三种方式：自然时效、人工时效、振动时效。
    振动时效技术又称“振动消除应力法”，国外简称“VSR”技术。它的实施过程是通过振动时效装置的控制系统控制激振器的转数和偏心作用在工件上产生离心力，使工件发生共振（谐振），让工件需时效部位产生一定幅度、一定周期的交变运动，并吸收能量，经过一定时间的振动引起工件微小塑性变形及晶粒内部位错逐渐滑移，并重新缠绕钉扎使得残余应力被消除和均化，防止工件变形和开裂，从而达到提高工件尺寸精度稳定性，增强工件的抗变形能力和提高疲劳寿命。
    从宏观角度分析振动时效使零件产生塑性变形，降低和均化残余应力并提高材料的抗变形能力，无疑是导致零件尺寸精度稳定的基本原因。从分析残余应力松驰和零件变形中可知，残余应力的存在及其不稳定性造成了应力松驰和再分布，使零件发生永久塑性变形。故通常采用热时效方法以消除和降低残余应力，特别是危险的降值应力，振动时效同样可以降低残余应力，零件在振动处理后残余应力通常可降低30—80%，同时也使峰值应力降低使应力分布均匀化。
    从微观方面分析振动时效可视为一种以循环载荷的形式施加于零件上的一种附加动应力，众所周知工程上采用的材料都不是理想的弹性体，其内部存在着不同类型的微观缺陷，铸铁中更是存在着大量形状各异的切割金属和基体的石墨。故而无论是钢、铸铁或其他金属，其中的微观缺陷附近都存在着不同程度的应力集中，当受到振动时，施加于零件上的交变应力与零件中的残余应力叠加。当应力叠加的结果到一定的数值时，在应力集中最严重的部位就会超过材料的屈服极限而发生塑性变形。这种塑性变形降低了该处残余应力降值，并强化了金属基体，而后振动又在一些应力集中较严重的部位上产生同样作用，直至振动附加应力与残余应力叠加的代数和不能引起任何部位的塑性变形为止，此时振动便不再产生消除和均化残余应力及强化金属的作用。
    实践证明振动时效替代热时效后可节约能源90%以上，提高抗变形能力30%以上，尺寸稳定性提高30%以上，疲劳寿命提高20%以上。处理时效通常只需15—45分钟，不分场地，不受工件尺寸、形状、重量等限制，可处理几公斤至几百吨的工件。便携工件不需运输可就地处理，可插在任何工序之间进行处理。采用振动时效可提高工效几十倍，它具有减少环境污染、缩短生产周期、改善劳动条件、工艺简便等优点，是一项投资少、见效快、综合效益显著的工艺。
    振动时效适应于碳素结构钢、低合金钢、不锈钢、铸铁、有色金属（铜、铝、锌及其合金）等铸件、锻件和焊接件。