热裂详细资料大全

发布网友 发布时间：2023-07-22 11:36

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热心网友 时间：2023-08-24 04:36

在高温下形成的裂纹。 其形状特征是：缝隙宽、形状曲折、缝内呈氧化色（黑褐色）。形成热裂的影响因素：合金性质，铸型阻力。

基本介绍

中文名 ：热裂 外文名 ：Hot Tearing 属于 ：铸件生产中最常见的铸造缺陷之一 形成机理 ：液膜理论和强度理论

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分类

热裂是铸件生产中最常见的铸造缺陷之一。裂纹表面呈氧化色(铸钢件裂纹表面近似黑色，铝合金呈暗灰色)，不光滑，可以看到树枝晶。裂纹是沿晶界产生和发展的，外形曲折。 热裂分为外裂和内裂。在铸件表面可以看到的裂纹称为外裂，其表面宽，内部窄，有时贯穿铸件整个断面。外裂常产生在铸件的拐角处、截面厚度有突变或局部冷凝慢且在凝固时承受拉应力的地方。内裂产生在铸件内部最后凝固的部位，也常出现在缩孔附近或缩孔尾部。

形成机理

形成热裂纹的理论原因和实际原因很多，但根本原因是铸件的凝固方式和凝固时期铸件的热应力和收缩应力。 液体金属浇入到铸型后，热量散失主要是通过型壁，所以，凝固总是从铸件表面开始。当凝固后期出现大量的枝晶并搭接成完整的骨架时，固态收缩开始产生。但此时枝晶之间还存在一层尚未凝固舶液体金属薄膜（液膜），如果铸件收缩不受任何阻碍，那么枝晶骨架可以自由收缩，不受力的作用。当枝晶骨架的收缩受到砂型或砂芯等的阻碍时，不能自由收缩就会产生拉应力。当拉应力超过其材料强度极限时，枝晶之间就会产生开裂。如果枝晶骨架被拉开的速度很慢，而且被拉开部分周围有足够的金属液及时流入拉裂处并补充，那么铸件不会产生热裂纹。相反，如果开裂处得不到金属液的补充，铸件就会出现热裂纹。 由此可知，宽凝固温度范围，糊状或海绵网路状凝固方式的合金最容易产生热裂。随着凝固温度范围的变窄，合金的热裂倾向变小，恒温凝固的共晶成分的合金最不容易形成热裂。热裂形成于铸件凝固时期，但并不意味着铸件凝固时必然产生热裂。主要取决于铸件凝固时期的热应力和收缩应力。铸件凝固区域固相晶粒骨架中的热应力，易使铸件产生热裂或皮下热裂；外部阻碍因素造成的收缩应力，则是铸件产生热裂的主要条件。处于凝固状态的铸件外壳，其线收缩受到砂芯、型砂、铸件表面同砂型表面摩擦力等外部因素阻碍，外壳中就会有收缩应力（拉应力），铸件热节，特别是热节处尖角所形成的外壳较薄，就成为收缩应力集中的地方，铸件最容易在这些地方产生热裂。 热裂纹产生的原因体现在工艺和铸件结构方面其中有：铸件壁厚不均匀，内角太小；搭接部位分叉太多，铸件外框、肋板等阻碍铸件正常收缩；浇冒口系统阻碍铸件正常收缩，如浇冒口靠近箱带或浇冒口之间型砂强度很高，*了铸件的自由收缩；冒口太小或太大；合金线收缩率太大；合金中低熔点相形成元素超标，铸钢铸铁中硫、磷含量高；铸件开箱落砂过早，冷却过快。

因素

所有能够影响合金在热裂形成温度范围内的线收缩、收缩阻碍和合金力学性能的因素，都将对热裂倾向产生影响，其中主要与合金性质、铸型阻力、铸件结构、浇冒口的布置和浇注工艺等方面有关。 1、合金性质的影响 主要决定于合金在热裂形成温度范围内的绝对收缩量和强度。所有能够扩大有效结晶温度范围的元素，都将增大热裂倾向。凡是能够减少合金在有效结晶温度范围内绝对收缩量的元素和相变，都将减小热裂倾向。灰口铸铁和球墨铸铁在凝固过程中发生石墨化膨胀，所以不易形成热裂，而可锻铸铁胚件和铸钢件则容易产生热裂。 2、铸型阻力的影响 铸型的阻力大小主要取决于铸型或砂芯的退让性。铸型退让性好，铸件受到的阻力小，形成热裂的可能性也愈小。湿型较干型的退让性好。铸型或型芯的退让性与型砂中的粘结剂密切相关。值得注意的是，铸型退让性对产生热裂的影响不仅与其退让性大小有关，更重要的还与其退让的时刻有关。如果型砂受热而引起抗压强度升高达到最大值的时刻恰好与铸件凝固即将结束的时刻相吻合，则产生热裂的可能性最大，所以，在采用粘土砂制造薄壁铸件的型芯时，应注意改善型芯的退让性。 3、浇、冒口系统分布的影响 铸件在靠近浇口和冒口的部位，其凝固和冷却都较慢，温度较高，当铸件收缩受阻时，该部位易形成热裂。因此为保证顺序凝固防止铸件产生缩孔而采取的浇、冒口布置方案会有造成热裂的危险。所以，在确定采用顺序凝固或同时凝固原则时，对于防止缩孔和热裂之间往往存在着矛盾。浇注系统结构不当，阻碍铸件的收缩，可能导致铸件热裂。同样，铸件的披缝太多，亦可能阻碍铸件收缩，引起铸件热裂。 4、浇注工艺的影响 浇注工艺的选择视铸件的厚薄而定。对于薄壁铸件要求较高的浇注温度和快的浇注速度。除了为保证流动性的要求外，还可以减缓铸件的凝固速度，延长高温对铸型的作用时间，从而增加铸型的退让性，有利于防止铸件外热裂。至于厚铸件，则应采用较低的浇注温度和较慢的浇注速度，以免因缩孔体积增大、初晶粗化及偏析等原因促使铸件产生内热裂。 5、铸件结构的影响 铸件结构设计不合理，使局部造成过厚的热节或引起应力集中现象，则热裂易在这些部位形成。在铸件厚薄不均的厚实部分和铸件壁十字交接处都易形成热裂。

防治措施

影响铸件形成热裂的因素很多，因此，考虑防止热裂的措施还要结合具体的合金和铸件结构做具体分析，并采取相应的措施。 1．铸件结构方面 在设计铸件时应注意几点：两截面相交处不要做成直角转弯，而应做成圆角或比较平缓的过渡；避免采用十字交叉截面，应将交叉的截面错开；如必须在铸件上采用不等厚截面时，应尽量使各部分收缩时互不阻碍；当采用铸一焊联合结构时，应把一个复杂的铸件分成几部分铸出，然后再把它们焊接或连结起来。 2．合金成分、熔炼工艺及精炼方面 在不影响铸件使用性能的前提下，可适当调整合金的化学成分，缩小凝固温度范围，减少凝固期的收缩量，选择抗裂性较好的共晶成分或接近共晶成分；对碳钢及合金钢进行微合金和变质处理，可大大提高铸钢件的抗裂强度。加入稀土元素或其它元素可以达到此目的，加入量一般均在0．3%以下；改进铸钢的脱氧工艺及对钢液进行真空处理，可使钢中气体含量显著下降，减少非金属夹杂物，提高铸钢的抗裂性能；采用悬浮浇注法，即在钢水浇注的同时通过浇口或其它通道加入细颗粒金属粉末使初晶组织化。 3．造型工艺方面 (1)增加铸型退让性，减少铸型对铸件的收缩阻力，其措施有：采用粘土砂时，可加入一些细木屑或其它物质以降低砂型的高温强度或采用以有机化合物为粘结剂的型砂；采用薄壳或中空砂芯，或在粗大的砂芯中间放置松散物质，如焦炭、炉渣等；减少芯骨和箱档可能引起的阻碍；采用涂料，使铸型和型芯表面光滑，防止粘砂，以减少铸件收缩阻力。 (2)减少铸件各部分温差的措施从以下两方面着手：将内浇道开在铸件较薄的部分或将内浇道分散多处注入型腔，使铸件各部分的温度趋于一致；采用冷铁加速局部冷却。 (3)在铸件上设定防裂筋。在铸件上开设的铸筋有两种。一种是防变形筋；另一种就是防裂筋，用来增强铸件易裂处的强度，防止热裂。收缩筋一般取连线壁薄壁部分的1/3左右，筋间距可取铸件壁厚的3—5倍，筋的长度应足以连线热节两侧的铸件壁，并设定在受拉的一侧，以承受拉应力。收缩筋由于壁薄、冷却快，当铸件壁凝固收缩时，已具有较高的强度防止拉裂。防裂筋可在清理时除去，如不影响使用也可以不去除。