4503-热应力下的冷裂.docx
热应力下 的冷裂 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 缺陷显示的裂纹不以氧化皮的形式出现,主要是封闭型(裂纹壁之间的距离很小),也称为淬火裂纹。有时,特别是对于厚大截面和铸件末端,铸件可能断裂。 它可以是裂纹的一小部分,接触表面的部分被氧化,这表明确实有一个小的现有裂纹在该位置引发淬火裂纹。 该缺陷发生在 淬火过程中 热应力过高时,出现在锋利的边缘连接 部位 或 其他 接近 应力 提升的细微结构处 。 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 4201 是类似的缺陷,但是它们在非常低的温度下 形成 ,在浇注和冷却到室温后检测,并且没有氧化裂纹 内 壁。 缺陷 4502 是相似的,但它发生在马氏体结构材料中(相变应力非常重要)。 缺陷照片 钢中的淬火裂纹 原因 及其解决措施 1、 铸件 及其化学成分 原因 *太低的合金化,需要更快的冷却: CCT 图具有不正确的珠光体 鼻形图 (需要 快速 淬火) *大量的碳化物促进元素的存在 *铁中 存在 石墨中 衰退 元素( B, Cr, Sb…) *低熔点共晶 基础 元素( P, Mo)的存在 *过大的奥氏体晶粒(降低延展性) 解决措施(利) 1.1 设定合金元素含量较高的化学成分( 珠光体的 CCT 曲线 图 呈鼻形是正确的 ) 1.2 降低碳化物促进元素的 含 量 1.3 降低石墨 衰退 元素的 含 量 1.4 增加元素补偿石墨衰退元素 1.5 降低低温共晶 基础元素 的数量 1.6 浇注后适当冷却,使 晶粒尺寸减小 1.7 浇注后适当冷却 ,使铸态更加均匀。 解决措施(弊) 1.1 提高金属 液 成本 1.2 需要用实际化学 成分 计算(可用的时间 短 ) 2、 铸件形状 原因 *薄壁 箱体形 、圆柱 形 和球 形 铸件 *复杂形状: 厚薄 截面 没有光滑连接 (金属 液流速突然的 变化,导致 局部应力 高 ) *同一铸件中的厚 壁和薄壁截面 (在不同的时间段将发生不同的变形) *存在 应 力升高的 细微结构 ( 孔 洞, 尖 角 ……) *飞翅 的存在 解决措施(利) 2.1 避免薄壁 箱体形 、圆柱 形 和球 形 铸件形状 2.2 保证设计 的截面正确、光滑连接 2.3 避免截面尺寸的差异 大 2.4 使用 补贴、冷铁 进行均质冷却 2.5 避免 细微结构处应力增加 2.6 避免形成 飞翅 ,如果形成,在热处理之前将其去除。 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 模样 和 铸型 成本 2.4 需要与客户紧密合作 3、 热处理 原因 *过高的 热 处理温度(与 Ac3 温度或 任何 奥氏体材料的 温度相比) *特定温度下热 处理 时间 太长(与截面厚度相比) *不正确的热处理温度、时间的结合 *冷却速率过高( 淬火 过度 ) *热处理炉和淬火槽 之间的不正确连接 (不受控的 组织转变 ) *淬火浴 时不正确的拿出 解决措施(利) 3.1 根据 Ac3 温度( +30~ 50℃ ) 选择浇注温度,或者尽可能低的奥氏体材料温度 3.2 根据 、 截面厚度 、 铸态组织选择 热处理 温度 和 时间 3.3 选择最佳的热处理温度和时间组合 3.4 避免高冷却速率 3.5 选择淬火介质,避免冷却,避免珠光体形成 3.6 控制铸件从热处理炉移动到淬火槽的温度 3.7 如果可能的话避免热处理(铸铁在铸态下就可以用) 3.8 需要丰富知识和经验 解决措施(弊) 3.1 提高热处理成本 3.2 需要资金投入 3.3 需要与客户紧密合作 3.4 根据 Ac3 温度( +30~ 50℃ ) 选择浇注温度,或者尽可能低的奥氏体材料温度 4、 铸件质量 原因 *存在夹杂物,如砂、渣、渣滓(气体夹杂 是相对 无害的),特别是当它们位于 表面 或接触铸件表面时。 *孔 缩松 的存在 *共晶的存在 *被氧化的表面层 *铸铁中 具有 衰退 石墨的表面层 *铸件表面清理、冒口切割 *小表面裂纹 *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 存在 4.4 使用冒口 、冷铁、补贴 4.5 避免分型线和砂芯 -铸型连接处的飞边 4.6 避免形成共晶,特别是厚壁铸件。 4.7 使用中性还原气氛的加热炉 4.5 避免铸铁中具有衰退石墨的表面层 4.9 保证铸件表面光滑平整 4.10 去除热处理前的小表面裂纹 4.11 避免铸件清理、切割冒口时切除表面 解决措施(弊) 4.1 降低铸件 出品率 4.2 提高铸造成本(过滤器,更高的 铸件 质量水平 ……) 4.3 增加模 样 和 铸型 的成本 5、 测试设备没有正确校准或者测试不准确 原因 测试设备没有正确校准或者测试不准确 解决措施(利) 5.1 核实使用过的设备 5.2 培训操作者,特别是测试人员 5.3 购买正确工作和功能合适的光谱仪和热分析设备 5.4 保证使用校准过的光谱仪测试样品 5.5 购买带有合格证书的热电偶 5.6 设备的总体维护,设置维护计划 解决措施(弊) 5.1 需要时间和资金投入 6、 操作者的错误操作 原因 操作者的错误操作 解决措施(利) 6.1 培训操作者认识到 C 元素、普通元素、合金元素以及残留元素的重要性 6.2 建立作业指导书并培训操作者用光谱仪正确测试样品 6.3 由设备自动提供生产结果(不需操作员计算或干扰) 6.4 测试后自动提供打印结果 6.5 设置指令,如果元素含量太高,就要控制 6.6 提供正确的称重设备用于合金化和熔化过程中的成分修改 6.7 提供关于热处理的培训 解决措施(弊) 6.1 需要资金投入到培训 6.2 需要操作员培训、认证、经验、时间