防止鑄件產(chǎn)生裂紋的方法(鑄鋼件裂紋出現(xiàn)原因及防治方法)
1.鑄鋼件裂紋出現(xiàn)原因及防治方法
1）熱裂： 裂紋外形彎彎曲曲，斷口很不規(guī)則 呈藕斷絲連狀，而且表面較寬，越到里面越窄，屬熱裂 其機(jī)理是：鋼水注入型腔后開(kāi)始冷凝，當(dāng)結(jié)晶骨架已經(jīng)形成并開(kāi)始線(xiàn)收縮后.由于此時(shí)內(nèi)部鋼水并未完成凝固成固態(tài) 使收縮受阻，鑄件中就會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力或塑性變形.當(dāng)它們超過(guò)在此高溫下的材質(zhì)強(qiáng)度極限時(shí)，鑄件就會(huì)開(kāi)裂。
（1）、熱裂紋的形貌和特征 熱裂紋是鑄件在凝固末期或凝固后不久尚處于強(qiáng)度和塑性很低狀態(tài)下，因鑄件固態(tài)收縮受阻而引起的裂紋。熱裂紋是鑄鋼件、可鍛鑄鐵件和某些輕合金鑄件生產(chǎn)中常見(jiàn)的鑄造缺陷之一。
熱裂紋在晶界萌生并沿晶界擴(kuò)展，其形狀粗細(xì)不均，曲折而不規(guī)則。裂紋的表面呈氧化色，無(wú)金屬光澤。
鑄鋼件裂紋表面近似黑色，而鋁合金則呈暗灰色。外裂紋肉眼可見(jiàn)，可根據(jù)外形和斷口特征與冷裂區(qū)分。
熱裂紋又可分為外裂紋和內(nèi)裂紋。在鑄件表面可以看到的熱裂紋稱(chēng)為外裂紋。
外裂紋常產(chǎn)生在鑄件的拐角處、截面厚度急劇變化處或局部疑固緩慢處、容易產(chǎn)生應(yīng)力集中的地方。其特征是表面寬內(nèi)部窄，呈撕裂狀。
有時(shí)斷口會(huì)貫穿整個(gè)鑄件斷面。熱裂紋的另一特征是裂紋沿晶粒邊界分布。
內(nèi)裂紋一般發(fā)生在鑄件內(nèi)部最后凝固的部位裂紋形狀很不規(guī)則，斷面常伴有樹(shù)枝晶，通常情況下，內(nèi)裂紋不會(huì)延伸到鑄件表面。 （2）、熱裂紋形成的原因 形成熱裂紋的理論原因和實(shí)際原因很多，但根本原因是鑄件的凝固方式和凝固時(shí)期鑄件的熱應(yīng)力和收縮應(yīng)力。
液體金屬澆入到鑄型后，熱量散失主要是通過(guò)型壁，所以，凝固總是從鑄件表面開(kāi)始。當(dāng)凝固后期出現(xiàn)大量的枝晶并搭接成完整的骨架時(shí)，固態(tài)收縮開(kāi)始產(chǎn)生。
但此時(shí)枝晶之間還存在一層尚未凝固舶液體金屬薄膜（液膜），如果鑄件收縮不受任何阻礙，那么枝晶骨架可以自由收縮，不受力的作用。當(dāng)枝晶骨架的收縮受到砂型或砂芯等的阻礙時(shí)，不能自由收縮就會(huì)產(chǎn)生拉應(yīng)力。
當(dāng)拉應(yīng)力超過(guò)其材料強(qiáng)度極限時(shí)，枝晶之間就會(huì)產(chǎn)生開(kāi)裂。如果枝晶骨架被拉開(kāi)的速度很慢，而且被拉開(kāi)部分周?chē)凶銐虻慕饘僖杭皶r(shí)流入拉裂處并補(bǔ)充，那么鑄件不會(huì)產(chǎn)生熱裂紋。
相反，如果開(kāi)裂處得不到金屬液的補(bǔ)充，鑄件就會(huì)出現(xiàn)熱裂紋。 由此可知，寬凝固溫度范圍，糊狀或海綿網(wǎng)絡(luò)狀凝固方式的合金最容易產(chǎn)生熱裂。
隨著凝固溫度范圍的變窄，合金的熱裂傾向變小，恒溫凝固的共晶成分的合金最不容易形成熱裂。熱裂形成于鑄件凝固時(shí)期，但并不意味著鑄件凝固時(shí)必然產(chǎn)生熱裂。
主要取決于鑄件凝固時(shí)期的熱應(yīng)力和收縮應(yīng)力。鑄件凝固區(qū)域固相晶粒骨架中的熱應(yīng)力，易使鑄件產(chǎn)生熱裂或皮下熱裂；外部阻礙因素造成的收縮應(yīng)力，則是鑄件產(chǎn)生熱裂的主要條件。
處于凝固狀態(tài)的鑄件外殼，其線(xiàn)收縮受到砂芯、型砂、鑄件表面同砂型表面摩擦力等外部因素阻礙，外殼中就會(huì)有收縮應(yīng)力（拉應(yīng)力），鑄件熱節(jié)，特別是熱節(jié)處尖角所形成的外殼較薄，就成為收縮應(yīng)力集中的地方，鑄件最容易在這些地方產(chǎn)生熱裂。 熱裂紋產(chǎn)生的原因體現(xiàn)在工藝和鑄件結(jié)構(gòu)方面其中有：鑄件壁厚不均勻，內(nèi)角太??；搭接部位分叉太多，鑄件外框、肋板等阻礙鑄件正常收縮；澆冒口系統(tǒng)阻礙鑄件正常收縮，如澆冒口靠近箱帶或澆冒口之間型砂強(qiáng)度很高，限制了鑄件的自由收縮；冒口太小或太大；合金線(xiàn)收縮率太大；合金中低熔點(diǎn)相形成元素超標(biāo)，鑄鋼鑄鐵中硫、磷含量高；鑄件開(kāi)箱落砂過(guò)早，冷卻過(guò)快。
（3）熱裂紋防治法發(fā) （a）、改善鑄件結(jié)構(gòu) 壁厚力求均勻，轉(zhuǎn)角處應(yīng)作出過(guò)渡圓角，減少應(yīng)力集中現(xiàn)象。輪類(lèi)鑄件的輪輻必要時(shí)可 做成彎曲狀。
（b）、提高合金材料的熔煉質(zhì)量 采用精煉和除氣工藝去除金屬液中的氧化夾雜和氣體等?？刂朴泻﹄s質(zhì)的含量，采用合理的熔煉工藝，防止產(chǎn)生冷裂紋。
（c）、采用正確的鑄造工藝措施 使鑄件實(shí)現(xiàn)同時(shí)凝固 不僅有利于防止熱裂紋，也有助于防止冷裂紋。合理設(shè)置澆冒口的位置和尺寸，使鑄件各部分的冷卻速度盡量均勻一致，減少冷裂紋傾向。
正確確定鑄件在砂型中的停留時(shí)間 砂型是一種良好的保溫容器，能使鑄件較厚和較薄處的溫度進(jìn)一步均勻化，減少它們之間的溫度差，降低熱應(yīng)力，減少冷裂紋傾向。延長(zhǎng)鑄件在鑄型內(nèi)的停留時(shí)間，以免開(kāi)箱過(guò)早在鑄件內(nèi)造成較大的內(nèi)應(yīng)力，而產(chǎn)生冷裂紋。
增加砂型、砂芯的退讓性 鑄件凝固后及早卸去壓箱鐵，松開(kāi)砂箱緊固裝置等，是防止由于收縮應(yīng)力而使鑄件產(chǎn)生冷裂的有效措施。大型鑄件的砂型和砂芯，在澆注后可提前挖去部分型砂和芯砂，以減少它們對(duì)鑄件的收縮阻力，促使鑄件各部分均勻冷卻。
鑄件在落砂、清理和搬運(yùn)過(guò)程中，應(yīng)避免碰撞、擠壓，防止鑄件產(chǎn)生冷裂紋。（d）、時(shí)效熱處理 鑄造應(yīng)力大的鑄件應(yīng)及時(shí)進(jìn)行時(shí)效熱處理，避免過(guò)大的殘余應(yīng)力使鑄件產(chǎn)生冷裂紋。
必要時(shí)，鑄件在切割澆冒口或焊補(bǔ)后，還要進(jìn)行一次時(shí)效熱處理 2） 冷裂紋是鑄件凝固后冷卻到彈性狀態(tài)時(shí)，因局部鑄造應(yīng)力大于合金極限強(qiáng)度而引起的開(kāi)裂。冷裂紋總是發(fā)生在冷卻過(guò)程中承受拉應(yīng)力的部位，特別是拉應(yīng)力集中的部位。
冷裂紋與熱裂紋不同，冷裂紋往往穿晶擴(kuò)展到整個(gè)截面，外形呈寬度均勻細(xì)長(zhǎng)的直線(xiàn)或折線(xiàn)狀，冷裂紋的斷口表面子凈有金屬光澤或呈輕度氧化色，裂紋走向平。
2.怎么防止鑄件產(chǎn)生內(nèi)裂紋
消失模鑄件的熱裂的避免必須要合理地調(diào)整合金成分，要嚴(yán)格控制鋼和鐵中的硫，磷含量，合理地設(shè)計(jì)鑄件構(gòu)造，選用同時(shí)凝結(jié)的準(zhǔn)則，改進(jìn)型（芯）砂的讓步性，都是避免熱裂的有效方法.消失模鑄鐵件的冷裂是安裝渠道鑄件冷卻到低溫處于彈性狀況時(shí)所發(fā)生的熱應(yīng)力，縮短應(yīng)力的總和，假設(shè)大于該溫度下合金的強(qiáng)度，則發(fā)生冷裂.冷裂是在較低溫度下構(gòu)成的，其裂縫細(xì)微，呈連續(xù)直線(xiàn)狀，縫內(nèi)潔凈，有時(shí)呈細(xì)微氧化色.壁厚不同大，形狀雜亂的鑄件，尤其是大而薄皮的鑄件易于發(fā)生冷裂.氣孔的形成：在鑄件內(nèi)部或表面有大小不等光滑孔，1.爐料不干，雜質(zhì)多.2.澆注工件或爐前添加劑不干.3.砂型含水過(guò)多或起模修型時(shí)刷的水過(guò)多.4.型芯烘干不充分，5.澆注溫度過(guò)低，澆注速度過(guò)快.縮孔大多分布在鑄件厚斷面處，形狀不規(guī)則，孔內(nèi)粗糙，這是由于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理，壁厚相差過(guò)大，厚壁處沒(méi)有防冒口和冷鐵.澆注系統(tǒng)與冒口的位置不對(duì)，合金化學(xué)成分不合格，收縮率過(guò)大，冒口太小.。
3.鑄件變形和裂紋產(chǎn)生的原因和防治方法
一、鑄件變形和裂紋產(chǎn)生的原因
1、鑄件變形原因
鑄件凝固過(guò)程中由于壁厚不同，冷卻速度不一致，使鑄件最后凝固的部位產(chǎn)品應(yīng)力，導(dǎo)致鑄件變形。
2、鑄件裂紋原因
a、鑄件凝固收縮過(guò)程中，由于各部位冷卻速度不一致，導(dǎo)致收縮受阻，當(dāng)阻力超出材料強(qiáng)度極限時(shí)，鑄件產(chǎn)生裂紋；
b、鋼水中雜質(zhì)、有害氣體量比較大時(shí)，會(huì)割裂基體，使鑄件產(chǎn)生裂紋；
二、鑄件變形和裂紋的防治方法
1、鑄件變形防治方法
a、大平面鑄件設(shè)置加強(qiáng)筋、模具上設(shè)計(jì)出反變形量；
b、鑄件壁厚設(shè)計(jì)過(guò)渡不要過(guò)大；
2、鑄件裂紋防治方法
a、鋼水純凈度要高。使用優(yōu)質(zhì)的原材料；
b、避免鑄件收縮受阻；
c、澆注型溫不宜過(guò)低。
4.【鑄件變形和裂紋產(chǎn)生的原因和防治方法】
一、鑄件變形和裂紋產(chǎn)生的原因1、鑄件變形原因鑄件凝固過(guò)程中由于壁厚不同，冷卻速度不一致，使鑄件最后凝固的部位產(chǎn)品應(yīng)力，導(dǎo)致鑄件變形.2、鑄件裂紋原因a、鑄件凝固收縮過(guò)程中，由于各部位冷卻速度不一致，導(dǎo)致收縮受阻，當(dāng)阻力超出材料強(qiáng)度極限時(shí)，鑄件產(chǎn)生裂紋；b、鋼水中雜質(zhì)、有害氣體量比較大時(shí)，會(huì)割裂基體，使鑄件產(chǎn)生裂紋；二、鑄件變形和裂紋的防治方法1、鑄件變形防治方法a、大平面鑄件設(shè)置加強(qiáng)筋、模具上設(shè)計(jì)出反變形量；b、鑄件壁厚設(shè)計(jì)過(guò)渡不要過(guò)大；2、鑄件裂紋防治方法a、鋼水純凈度要高.使用優(yōu)質(zhì)的原材料；b、避免鑄件收縮受阻；c、澆注型溫不宜過(guò)低.。
5.大型鑄鋼件冷裂紋的產(chǎn)生原因及防止方法
熱裂紋是鑄件在凝固末期或凝固后不久尚處于強(qiáng)度和塑性很低狀態(tài)下，因鑄件固態(tài)收縮受阻而引起的裂紋。熱裂紋是鑄鋼件、可鍛鑄鐵件和某些輕合金鑄件生產(chǎn)中常見(jiàn)的鑄造缺陷之一。熱裂紋在晶界萌生并沿晶界擴(kuò)展，其形狀粗細(xì)不均，曲折而不規(guī)則。裂紋的表面呈氧化色，無(wú)金屬光澤。鑄鋼件裂紋表面近似黑色，而鋁合金則呈暗灰色。外裂紋肉眼可見(jiàn)，可根據(jù)外形和斷口特征與冷裂區(qū)分。
熱裂紋又可分為外裂紋和內(nèi)裂紋。在鑄件表面可以看到的熱裂紋稱(chēng)為外裂紋。外裂紋常產(chǎn)生在鑄件的拐角處、截面厚度急劇變化處或局部疑固緩慢處、容易產(chǎn)生應(yīng)力集中的地方。其特征是表面寬內(nèi)部窄，呈撕裂狀。有時(shí)斷口會(huì)貫穿整個(gè)鑄件斷面。熱裂紋的另一特征是裂紋沿晶粒邊界分布。內(nèi)裂紋一般發(fā)生在鑄件內(nèi)部最后凝固的部位裂紋形狀很不規(guī)則，斷面常伴有樹(shù)枝晶，通常情況下，內(nèi)裂紋不會(huì)延伸到鑄件表面。
6.防止鍛造過(guò)程出現(xiàn)裂紋的主要措施有哪些
1. 鋼在鍛造過(guò)程中形成的裂紋是多種多樣的，形成原因也各不相同。
2. 主要可分為原材料缺陷引起的鍛造裂紋和鍛造本 身引起的鍛造裂紋兩類(lèi)。屬于前者的原因有殘余縮孔、鋼中夾雜物等冶金缺陷；屬于后者的原因有加熱不當(dāng)，變形不當(dāng)及鍛后冷卻不當(dāng)、未及時(shí)熱處理等。有些情況下裂紋的產(chǎn)生可能同時(shí)含有幾方面的原因。
3. 鍛造變形不當(dāng)引起的裂紋，最覺(jué)的是變形速度太大，鋼的塑性不足以承受形壓力而引起的破裂。這種裂紋往往在鍛造開(kāi)始階段就發(fā)生，并迅速擴(kuò)展。應(yīng)及時(shí)采取措施糾正鍛造工藝，并切除有裂紋的鋼材或者報(bào)廢鍛件。
4. 另外一種是低溫鍛裂，在裂紋處往往有較多的低溫相組織，為避免這種裂紋產(chǎn)生，應(yīng)使鋼在鍛造變形過(guò)程中不發(fā)生相戀，要正確掌握和控制終鍛溫度。
5. 鑒別裂紋產(chǎn)生的原因，應(yīng)首先了解工藝過(guò)程，以便找出裂紋形成的客觀條件，其次應(yīng)當(dāng)觀察裂紋本身的狀態(tài)，然后再進(jìn)行必要的有針對(duì)性的顯微組織分析，微區(qū)成分分析。這樣才能找出問(wèn)題，解決問(wèn)題。
