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：鋼水注入型腔后開始冷凝，當(dāng)結(jié)晶骨架已經(jīng)形成并開始線收縮后.由于此時內(nèi)部鋼水并未完成凝固成固態(tài) 使收縮受阻，鑄件中就會產(chǎn)生應(yīng)力或塑性變形.當(dāng)它們超過在此高溫下的材質(zhì)強(qiáng)度極限時，鑄件就會開裂。

（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，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。

有時斷口會貫穿整個鑄件斷面。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，斷面常伴有樹枝晶，通常情況下，內(nèi)裂紋不會延伸到鑄件表面。 （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型壁，所以，凝固總是從鑄件表面開始。當(dāng)凝固后期出現(xiàn)大量的枝晶并搭接成完整的骨架時，固態(tài)收縮開始產(chǎn)生。

但此時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，不能自由收縮就會產(chǎn)生拉應(yīng)力。

當(dāng)拉應(yīng)力超過其材料強(qiáng)度極限時，枝晶之間就會產(chǎn)生開裂。如果枝晶骨架被拉開的速度很慢，而且被拉開部分周圍有足夠的金屬液及時流入拉裂處并補(bǔ)充，那么鑄件不會產(chǎn)生熱裂紋。

相反，如果開裂處得不到金屬液的補(bǔ)充，鑄件就會出現(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期，但并不意味著鑄件凝固時必然產(chǎn)生熱裂。

主要取決于鑄件凝固時期的熱應(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)角太小；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；鑄件開箱落砂過早，冷卻過快。

（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)作出過渡圓角，減少應(yīng)力集中現(xiàn)象。輪類鑄件的輪輻必要時可 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。延長鑄件在鑄型內(nèi)的停留時間，以免開箱過早在鑄件內(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)過程中，應(yīng)避免碰撞、擠壓，防止鑄件產(chǎn)生冷裂紋。（d）、時效熱處理 鑄造應(yīng)力大的鑄件應(yīng)及時進(jìn)行時效熱處理，避免過大的殘余應(yīng)力使鑄件產(chǎn)生冷裂紋。

必要時，鑄件在切割澆冒口或焊補(bǔ)后，還要進(jìn)行一次時效熱處理 2） 冷裂紋是鑄件凝固后冷卻到彈性狀態(tài)時，因局部鑄造應(yīng)力大于合金極限強(qiáng)度而引起的開裂。冷裂紋總是發(fā)生在冷卻過程中承受拉應(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)展到整個截面，外形呈寬度均勻細(xì)長的直線或折線狀，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)直線狀，縫內(nèi)潔凈，有時呈細(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.砂型含水過多或起模修型時刷的水過多.4.型芯烘干不充分，5.澆注溫度過低，澆注速度過快.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，壁厚相差過大，厚壁處沒有防冒口和冷鐵.澆注系統(tǒng)與冒口的位置不對，合金化學(xué)成分不合格，收縮率過大，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，鑄件產(chǎn)生裂紋；

b、鋼水中雜質(zhì)、有害氣體量比較大時，會割裂基體，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)過渡不要過大；

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，鑄件產(chǎn)生裂紋；b、鋼水中雜質(zhì)、有害氣體量比較大時，會割裂基體，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)過渡不要過大；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，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。有時斷口會貫穿整個鑄件斷面。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，斷面常伴有樹枝晶，通常情況下，內(nèi)裂紋不會延伸到鑄件表面。

6.防止鍛造過程出現(xiàn)裂紋的主要措施有哪些

1. 鋼在鍛造過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。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)、未及時熱處理等。有些情況下裂紋的產(chǎn)生可能同時含有幾方面的原因。

3. 鍛造變形不當(dāng)引起的裂紋，最覺的是變形速度太大，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始階段就發(fā)生，并迅速擴(kuò)展。應(yīng)及時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)行必要的有針對性的顯微組織分析，微區(qū)成分分析。這樣才能找出問題，解決問題。