振动时效工艺是通过的时效设备，使被处理的工件产生共振。通过共振将一定的振动能量传递到工件的所有部位，使工件内部发生微观的塑性变形。歪曲的晶格逐渐恢复平衡状态，从而使工件内部的残余应力得以消除和均化，终防止工件在加工和使用过程中变形和开裂，工件尺寸精度的稳定性。
在微观分析中，振动时效可以看作是作为周期载荷应用于零件的附加动态应力。 在失准、光栅滑移等金属学理论中，振动时效处理过程实际上是在工件共振状态下为工件各部位提供一定的动能。 如果该能量值与微观组织自身原始能量值之和足以克服微观组织周围的形势，微观区域必然发生塑性变形，产生残馀应力的扭曲晶格逐渐恢复平衡状态，产生应力。
在微观分析中，振动时效可视为周期载荷施加在零件上的附加应力。工程中使用的材料不是理想的弹性体，知道其内部存在不同类型的微观缺陷，铸铁中有很多切割不同形状金属气体的石墨。因此，无论是钢、铸铁还是其他金属，在微观缺陷附近都有一定程度的应力集中。受到振动时施加在部件上的交变应力与部件中的残余应力重叠。应力叠加结果达到特定值后，应力集中严重的部分将超出材料的屈服限制，塑性变形。这种塑料变形降低了这里残余应力的峰值，强化了金属气体。此外，振动对残余应力和残余应力重叠的代数和其他应力集中严重的部位也起着同样的作用，不会发生任何部位的塑性变形。此时，振动不再起到消除残余应力和强化金属的作用。
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