Які причини появи тріщин у литій сталі?

Виникнення дефектів тріщин у литих сталевих деталях є дуже поширеною та складною проблемою, яка охоплює весь виробничий ланцюг від плавки, лиття до подальшої обробки. Основною причиною тріщин є внутрішні напруги (в основному термічні напруги та напруги усадки), що перевищують межу міцності матеріалу при цій температурі.

Зазвичай тріщини діляться на дві категорії: гарячі тріщини і холодні тріщини.

1、 Гаряче розтріскування відбувається на пізній стадії або незабаром після затвердіння розплавленої сталі, коли метал перебуває у стані твердого й рідкого співіснування з низькою міцністю та пластичністю. Температура виникнення: зазвичай біля лінії солідусу (близько 1300-1450 ° C). Особливості: ділянка тріщини сильно окислена, виглядає чорною або синьою, має звивисту та неправильну форму.

основна причина:

1. Конструкція виливків: надмірна різниця в товщині стінок і нерівномірні переходи в місцях з’єднань призводять до нерівномірного охолодження та значної термічної напруги.

2. Непродумана конструкція системи заливки: литник занадто зосереджений або неправильно розташований, що призводить до локального перегріву, який згодом застигає в цій області

Не вдалося отримати стиснення та підтримку.

3. Поганий відступ піщаної форми/серцевини: Міцність піщаної форми занадто висока, що перешкоджає її вільній усадці під час затвердіння та усадки лиття, що призводить до напруги розтягування та розтріскування. Це дуже поширена причина.

4. Хімічний склад сплаву: високий вміст шкідливих елементів, таких як сірка (S) і фосфор (P): вони утворюють сульфіди та фосфіди з низькою температурою плавлення, утворюючи рідкі тонкі плівки на границях зерен, значно послаблюючи силу міжкристалічного зв’язку, і є надзвичайно важливими факторами, що призводять до термічного розтріскування. Вміст вуглецю (C): з високим вмістом вуглецю діапазон температур затвердіння стає ширшим, дендрити стають грубими, і існує підвищена тенденція до термічного розтріскування. 5. Неправильне використання стояка та охолоджувача: якщо горловина стояка задовга або занадто коротка, а охолоджувач розміщено неправильно, це посилить нерівномірне охолодження.

2、 Холодне розтріскування відбувається після того, як виливок повністю затвердів і охолонув до еластичного стану, як правило, на стадії низької температури нижче 600 ° C. Температура виникнення: нижча температура. Характеристики: ділянка тріщини чиста, з металевим блиском або невеликим кольором окислення, а тріщина є відносно прямою та безперервною у формі прямої лінії.

основна причина:

1. Надмірна напруга лиття: Термічна напруга: викликана непостійними швидкостями охолодження різних частин литва. Напруга при усадці: механічні перешкоди для усадки лиття, спричинені формами, піщаними сердечниками, литниковими системами та обмежувачами. Трансформаційна напруга: напруга, спричинена зміною питомого об’єму під час процесу охолодження, коли відбувається структурна трансформація (наприклад, перетворення аустеніту на мартенсит).

2. Металургійна якість сталі: високий вміст газу, особливо водню (Н), може спричинити «розтріскування, викликане воднем» і знизити міцність матеріалу. Існує багато неметалічних включень: як точки концентрації напружень, включення можуть значно знизити міцність і тріщиностійкість матеріалів.

3. Передчасне шліфування під час упаковки: лиття ще не охолоджене до достатньо низької температури, і внутрішнє напруження не повністю усунено, перш ніж передчасна вібрація та шліфування можуть легко спричинити холодні тріщини.

4. Неправильний процес термічної обробки: Надмірна швидкість нагрівання або охолодження: особливо під час відпалу та нормалізуючої обробки, якщо нагрівання чи охолодження нерівномірне, це призведе до величезного навантаження при термічній обробці, яке буде накладатися на початкове напруження лиття та викликати розтріскування.

Загартування: Це особлива форма холодного розтріскування, яка утворює мартенсит високої твердості завдяки швидкій швидкості охолодження під час загартування, що супроводжується величезною структурною напругою, що робить його дуже легким для розтріскування.

Підсумок та ідеї вирішення

При виявленні тріщин у литих сталевих деталях слід систематично досліджувати причини з таких аспектів:

1. Хімічний склад: суворо контролюйте вміст шкідливих елементів, таких як S і P.

2. Процес плавки: Методи рафінування використовуються для зменшення вмісту газів і включень у розплавленій сталі. 3. Структура лиття: оптимізуйте конструкцію, щоб уникнути раптових змін товщини стінок, і використовуйте округлені переходи.

4. Процес лиття: литник і стояк: розумно розроблений для досягнення послідовного затвердіння або одночасного затвердіння, уникаючи локального перегріву. Формувальний пісок/серцевий пісок: Забезпечте достатню пластичність і згортання. Холодна праска та стояк: належне використання для контролю послідовності охолодження.

5. Видалення та очищення піску: переконайтеся, що виливки охолоджені до досить низької температури (наприклад, нижче 400 °C) у піщаній формі перед упаковкою. При зрізанні стояків і зварювальних ремонтах також необхідно уникати створення нових напруг.

6. Процес термічної обробки: розробіть розумні специфікації термічної обробки, особливо контролюйте швидкість нагрівання та охолодження. Для складних деталей або деталей із високолегованої сталі використовуйте поступове нагрівання та повільне охолодження.

Щоб точно визначити конкретну причину, часто необхідно поєднати макроскопічний і мікроскопічний аналіз морфології тріщин (металографічне дослідження), огляд процесу та аналіз хімічного складу, щоб зробити вичерпне судження.