4102-热应力裂纹.docx

热应力 裂纹 工艺基础信息（材质、铸型、熔炼 … ） 1、适用于铁、钢以及它们的合金 2、适应于所有的成型方法 3、适用于所有的熔炼方式 检测方式 VT、显微检测、 PT、 MT、 UT、 RT、其它检测、破坏性检测 缺陷描述 缺陷显示 为 裂纹，大多数时候不是直线，以氧化皮的形式存在，主要是敞开式（裂纹壁之间的距离清晰），也称为热裂纹、热撕裂和热脆性。 材料 凝固 后形成裂纹。有时，特别是对于厚的 截面 和 末端 ，铸 件截面可以被破坏 。与冷裂纹 （ 平坦且光滑 ） 相比，裂纹壁更粗糙 。 有些文献 对 凝固后发生热裂纹和凝固过程中的热撕裂 有不同解释 。在本文中，将没有考虑差异。 具有奥氏体结构的材料对这种缺陷非常敏感。 这主要发生在铸件在高温下 打箱 时，热应力（由于不 均匀 的冷却）增加了大量的局部裂纹。裂纹将主要出现在锋利的边缘连接 部位 或 其他应力 提升 的 细微结构附近 （在 筋板 、冒口 ……）， 也可 能会 出现在圆柱形的外部。 裂纹在材料的中心截面处很少或几乎不存在，或者平行于表面壁。它垂直于铸造表面。 缺陷 42xx 是类似的缺陷，但它们是在低温下启动的并且没有氧化裂纹壁。 缺陷照片 1、加工后的热应力、热裂纹 2、热应力、热裂纹 原因 及其解决措施 1、 打箱 原因 *铸件 打箱时 的温度 *气流 导致不均匀冷却 *里边砂层导致冷却不均匀 *打箱 后的冷却方式 解决措施（利） 1.1 增加浇注 后到打箱之间的 时间 1.2 降低浇注温度 1.3 在 打箱 区域避免冷空气流 1.4 从砂层（特别是大的砂层）移出打箱铸件 。 1.5 打箱后选择恒温 冷却 解决措施（弊） 1.1 增加了铸件的时间周期 1.2 钢和铸铁的机械性能 2、 铸件形状 原因 *封闭箱体形、薄壁圆柱形 *复杂形状：连接 的 厚薄 截面间 没有光滑 过渡 （导致 局部应力 高 ） *同一铸件中的厚 壁 和薄 壁截面 （ 不同截面冷却能力不同，产生热节 ） *细微结构处应力升高 （ 孔 洞， 尖 角 ……） 解决措施（利） 2.1 避免 封闭的 薄壁 箱体形铸件 2.2 避免薄 的 圆柱形状 2.3 保证 截面的正确设计、平滑连接 2.4 避免截面尺寸的大差异 2.5 在热 节 周围使用适当的 冷铁 2.6 使用 补贴、冷铁均匀冷却 2.7 使用分裂条和筋板（特别是钢） 2.8 避免增加细微结构处的应力 解决措施（弊） 2.1 铸件重量增加 2.2 增加 缩松 缺陷（热 节 ）的风险 2.3 增加模具和 铸型 的成本 3、 材料及其化学成分 原因 *大量的碳化物促进元素的存在 *在铁（ B， Cr， Sb…）中存在石墨 衰退 元素：降低延展性 *低熔点共晶 基础 元素（ P， Mo）的存在 *基本 元素 、 微观结构（奥氏体结构）降低拉伸强度 解决措施（利） 3.1 降低碳化物促进元素的 含 量 3.2 降低 铸铁中 石墨 衰退 元素的 含 量 3.3 增加铸铁中元素来补偿石墨衰退元素 3.4 降低低温共晶 基础元素 的 含 量 3.5 调整化学 成分 以获得更高的抗拉强度 3.6 灰铸铁降低 碳当量 3.7 避免过于稳定的奥氏体结构 解决措施（弊） 3.1 提高金属成本 3.2 铁和钢的机械性能 3.3 降低 奥氏体 的 塑性 3.4 增加缩松 风险（尤其是铁） 4、 铸件质量 原因 *存在夹杂物，如砂、渣、渣滓（气体夹杂是 基本 无害的），特别是当它们位于或接触 铸件表面 。 *存在缩松 *共晶结构的存在 *在分 型 线和 砂芯 -铸型 连接 处存在飞边 *非常粗糙的表面 解决措施（利） 4.1 避免夹杂物的存在 4.2 使用过滤 网 4.3 避免 缩松 的存在 4.4 使用冒口 、冷铁以及补贴 4.5 避免低温共晶（ P， P， Mo）的形成。 4.6 避免 在分型线、铸型 -砂芯处出现飞边 4.7 保证铸件表面光滑平整 解决措施（弊） 4.1 降低铸件 出品率 4.2 增加 缩松 缺陷的风险（定向凝固较少） 4.3 提高铸件成本 5、 冒口、浇注系统、冷铁 原因 *大冒口形成热节 *浇注系统（特别是直浇道和一些较小的横浇道）过于靠近铸件 *不正确使用冷铁，引起不同的、不正确的冷却效率 *不正确使用高冷却能力的砂 解决措施（利） 5.1 避免大冒口 5.2 使用冒口颈长的冒口 5.3 不要 让 浇注系统 位置 太靠近铸件，尤其不要 直 浇道和 横 浇道。 5.4 不要在 薄壁上使用冷铁 （增加冷却速度） 5.5 不要在 薄壁 上使用高冷却能力的砂 子 （增加冷却速率） 解决措施（弊） 5.1 需要时间和经验 5.2 增加 缩松 的风险 6、 测试设备不正确 原因 *未经认证 、 正确工作的测试设备，未经认证的操作者 解决措施（利） 6.1 核查 使用过的设备 6.2 培训操作 者 ，特别是测试人员 6.3 购买正确工作和功能 合适 的光谱仪和热分析设备 6.4 保证 使用校准过的光谱仪测试样品 样品 6.5 购买具有合格证书的 热电偶 6.6 购买温度计测打箱后的砂子以及铸件 6.7 设备的总体维护 ， 设置维护计划 解决措施（弊） 6.1 需要时间和 资金投入 7、 操作者错误操作 原因 *操作者操作不当 解决措施（利） 7.1 培训操作者意识到碳元素、普通元素、合金元素以及残留元素的重要性 7.2 建立作业指导书并培训操作者用光谱仪正确测试样品 7.3 由设备自动提供生产结果（不需操作员计算或干扰） 7.4 测试后自动提供打印结果 7.5 设置指令 ，如果 元素 含量 太高，就要 控制 7.6 为合金化提供正确的称重设备和在熔化中改进 7.7 提供关于浇注系统的培训 7.8 提供培训关于打箱时测量砂温、铸件温度 解决措施（弊） 7.1 需要 资金投入到培训 7.2 需要操作员培训、认证、经验、时间