鑄鋼件的熱裂與防止方法

鑄鋼件的熱裂是在較高溫度下形成的，由于溫度較高裂紋被氧化，有明顯的氧化色，有時(shí)會(huì)近似黑色，有時(shí)可在裂口內(nèi)看到樹枝狀結(jié)晶。因熱裂紋是沿著晶粒邊界產(chǎn)生和發(fā)展的，所以熱裂紋曲折而不規(guī)則。

熱裂有外裂和內(nèi)裂兩種，在鑄件表面可以看見的熱裂為外裂，其裂口外大內(nèi)小，由表面逐漸向里延伸，裂紋有時(shí)會(huì)貫穿整個(gè)斷面。外裂常發(fā)生在鑄件截面突變處和拐角處，局部常有很多小分叉，一般發(fā)生在鑄件之后凝固的部位。

裂紋降低了鑄件的強(qiáng)度等性能，破壞了基體金屬的連續(xù)性，使用時(shí)裂紋還會(huì)繼續(xù)擴(kuò)展而使鑄件斷裂。稍大的外裂用肉眼可以發(fā)現(xiàn)，小裂紋可以用探傷方法檢查，如果鑄件焊接性能好，可以焊補(bǔ)修復(fù)。內(nèi)裂隱藏在鑄件內(nèi)部，只有用探傷方法檢查，即便發(fā)現(xiàn)也很難修復(fù)，甚至不能修復(fù)，如發(fā)現(xiàn)不了，其危害更大。

熱裂的產(chǎn)生主要是因鋼在熱裂產(chǎn)生時(shí)強(qiáng)度不夠或收縮受阻，因此要防止熱裂的發(fā)生也要從這兩個(gè)方面入手，根據(jù)鋼種的不同和鑄件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)再做具體的分析。

(1)鑄件結(jié)構(gòu)方面 工藝人員應(yīng)審核零件圖樣，如圓角不夠、壁厚差過大以及結(jié)構(gòu)上有阻礙收縮的地方，應(yīng)建議更改或采取必要的措施預(yù)防，如在可能裂紋處設(shè)防裂肋、冷鐵等。

下面是用冷鐵消除裂紋的例子。滲碳架鑄件(圖5-11)，材料為耐熱不銹鋼，不加工，采用潮模生產(chǎn)。由于桿的吊環(huán)(用砂芯形成)與上部的圓盤嚴(yán)重阻礙了桿的收縮，在緊靠圓盤下面，截面變化位置處出現(xiàn)裂紋，嚴(yán)重時(shí)會(huì)把桿拉斷。為此在該處放置冷鐵，這樣原裂紋處由于冷鐵的存在，在澆注和凝固的過程中，先于其他部位凝固成形，有了足夠的強(qiáng)度抵抗桿凝固過程產(chǎn)生的收縮應(yīng)力，從而消除了裂紋。

(2)造型方面 注意改善鑄型和型芯的退讓性，如在粘土砂中加些木屑，采用薄壁空心型芯，在大型芯中放置焦炭、草繩等松散材料，減少芯骨和箱擋引起的阻礙，在冒口和箱擋之間貼著箱擋放上木條，造完型后取出木條，這樣冒口和箱擋之間就有了足夠的退讓空間，把內(nèi)澆道分散引入鑄型或從鑄件較薄處引入，使鑄件各部分的溫度趨向一致，減少熱應(yīng)力。

(3)提高鋼的強(qiáng)度 減少鋼中有害雜質(zhì)，如S、P的含量，尤其是S的含量，因?yàn)镾對(duì)熱裂的形成更為敏感。采用硅鈣、硅錳等復(fù)合脫氧劑，提高脫氧效果。減少氧化夾雜物并改變其形狀和分布狀態(tài)。對(duì)鑄鋼進(jìn)行孕育處理細(xì)化晶粒，改善凝固時(shí)的粗晶組織，消除柱狀晶，如石化工業(yè)用的ZGCr28Mo2、高鉻鋼鑄件，由于晶粒粗大易造成裂紋，在加入Ti后細(xì)化了晶粒，解決了熱裂紋問題。