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铸造裂纹是怎样产生的?如何避免裂纹的产生

发布时间:2020-01-19   点击次数:354次

 聊城海冶金属材料有限公司

  在所有的铸造缺陷中,对产品质量影响大的是铸造裂纹,按照其特征可将其分为热裂纹和冷裂纹,它们是不允许存在的缺陷。

(1)热裂纹

       热裂纹是铸件在凝固末期或凝固结束后不久,铸件尚处于强度和塑性都很低的高温阶段,形成温度在1250~1450℃,因铸件固态收缩受阻而引起的裂纹。

热裂纹的主要特征有:

在晶界萌生并沿晶界扩展,形状粗细不均匀、曲折不规则;

通常呈龟裂的网状;

裂纹的表面呈氧化色,无金属光泽,铸钢件裂纹表面呈近似黑色;

裂纹末端圆钝,两侧有明显的氧化和脱碳,有时有明显的疏松、夹杂、孔洞等缺陷。

按照热裂纹在铸件中的形成位置,又可将其分为外裂纹和内裂纹。

在铸件表面可以看到的热裂纹为外裂纹,外裂纹常产生在铸件的拐角或局部凝固缓慢、容易产生应力集中的位置,其特征是:表面宽,心部窄,呈撕裂状,有时断口会贯穿整个铸件断面。

内裂纹一般发生在铸件内部后凝固的部位,其特征是:形状不规则,裂纹面常伴有树枝晶。通常情况下,内裂纹不会延伸到铸件表面,内裂纹的一个典型例子是冒口切除后根部所显露的裂纹。

热裂纹的形成原因可归纳为:

浇铸冷却过程中收缩应力过大;

铸件在铸型中收缩受阻;

铸件冷却不均匀;

铸件结构设计不合理,存在几何尺寸突变;

有害杂质在晶界富集;

铸件表面与涂料之间产生了相互作用。

(2)冷裂纹

      冷裂纹是铸件凝固结束后继续冷却到室温的过程中,因铸件局部受到的拉应力大于铸件本体的破断强度而引起的开裂。

冷裂纹的主要特征有:

总是发生在承受拉应力的部位,特别是铸件形状、尺寸发生变化的应力集中部位;

裂纹宽度均匀、细长,呈直线或折线状,穿晶扩展;

裂纹面比较洁净、平整、细腻,有金属光泽或呈轻度氧化色;

裂纹末端尖锐,裂纹两侧基本无氧化和脱碳,显微组织与基体的基本相同。

冷裂纹产生的原因,可归纳为:

铸件结构系统设计不合理,铸件壁厚不均匀会导致铸造应力,有时会产生冷裂纹,刚性结构的铸件,由于其结构的阻碍,温度降低导致的收缩应力容易使铸件产生冷裂纹,薄壁大芯、壁薄均匀的铸件非常容易产生冷裂纹;

浇冒口系统设计不合理,对于壁厚不均匀的铸件,如果内浇口设置在铸件的厚壁部分时,将使铸件厚壁部分的冷却速度更加缓慢,导致或加剧铸件各部分冷却速度的差别,增大了铸造热应力,容易使铸件产生冷裂纹,浇冒口位置设计不当时,也会直接阻碍铸件收缩,使铸件容易产生冷裂纹;

型砂或型芯的强度太高,高温退让性差,或舂砂过紧,使铸件收缩受到阻碍,产生很大的拉应力,导致铸件产生冷裂纹;

钢的化学成分不合格,有害元素磷含量过高,使钢的冷脆性增加,容易产生冷裂纹

铸件开箱过早,落砂温度过高,或者在清砂时受到碰撞、挤压等都会引起铸件的开裂

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