Vilka är orsakerna till sprickdefekter i gjutstål?

Förekomsten av sprickdefekter i gjutna ståldetaljer är ett mycket vanligt och komplext problem, som involverar hela produktionskedjan från smältning, gjutprocess till efterföljande behandling. Sprickor orsakas i grunden av inre spänningar (främst termiska spänningar och krympspänningar) som överskrider hållfasthetsgränsen för materialet vid den temperaturen.

Vanligtvis delas sprickor in i två kategorier: heta sprickor och kalla sprickor.

1、 Varmsprickning uppstår i det sena stadiet eller kort efter stelning av smält stål, när metallen är i ett fast-flytande samexistenstillstånd med låg hållfasthet och plasticitet. Temperatur för förekomst: vanligtvis nära soliduslinjen (cirka 1300-1450 ° C). Funktioner: Spricksektionen är kraftigt oxiderad, ser svart eller blå ut, med en slingrande och oregelbunden form.

huvudorsak:

1. Strukturell utformning av gjutgods: Alltför stora skillnader i väggtjocklek och ojämna övergångar vid anslutningar resulterar i ojämn kylning och betydande termisk spänning.

2. Orimlig utformning av hällsystemet: Inloppet är för koncentrerat eller felaktigt placerat, vilket resulterar i lokal överhettning, som så småningom stelnar i det området

Kan inte ta emot komprimering och support.

3. Dålig reträtt av sandform/kärna: Sandformens hållfasthet är för hög, vilket hindrar dess fria krympning under gjutningens stelning och krympning, vilket resulterar i dragspänningar och sprickbildning. Detta är en mycket vanlig orsak.

4. Legeringens kemiska sammansättning: Högt innehåll av skadliga grundämnen som svavel (S) och fosfor (P): De bildar sulfider och fosfider med låg smältpunkt, bildar flytande tunna filmer vid korngränserna, vilket kraftigt försvagar den intergranulära bindningskraften, och är extremt viktiga faktorer som leder till termisk sprickbildning. Kolhalt (C): Med hög kolhalt blir stelningstemperaturområdet bredare, dendriterna blir grova och det finns en ökad tendens till termisk sprickbildning. 5. Felaktig användning av riser och kyljärn: Om stigarhalsen är för lång eller för kort, och kyljärnet inte är korrekt placerat, kommer det att förvärra ojämn kylning.

2、 Kallsprickning uppstår efter att gjutgodset har stelnat helt och svalnat till ett elastiskt tillstånd, vanligtvis i lågtemperatursteget under 600 ° C. Förekomsttemperatur: lägre temperatur. Funktioner: Spricksektionen är ren, med metallisk lyster eller lätt oxidationsfärg, och sprickan är relativt rak och kontinuerlig i en rak linjeform.

huvudorsak:

1. Överdriven gjutspänning: Termisk spänning: orsakad av inkonsekventa kylningshastigheter för olika delar av gjutgodset. Krympspänning: Mekaniska hinder för gjutkrympning orsakad av mögel, sandkärnor, inloppssystem och lådstopp. Transformationsspänning: Den spänning som genereras av förändringen i specifik volym under kylningsprocessen när det sker en strukturell omvandling (som austenit som omvandlas till martensit).

2. Metallurgisk kvalitet på stål: Hög gashalt, särskilt väte (H), kan orsaka "väteinducerad sprickbildning" och minska materialets seghet. Det finns många icke-metalliska inneslutningar: som spänningskoncentrationspunkter kan inneslutningar avsevärt minska hållfastheten och sprickbeständigheten hos material.

3. För tidig slipning under boxning: Gjutgodset är ännu inte kylt till en tillräckligt låg temperatur och den inre spänningen är inte helt eliminerad innan för tidig vibration och slipning lätt kan orsaka kallsprickor.

4. Felaktig värmebehandlingsprocess: Överdriven uppvärmnings- eller nedkylningshastighet: Speciellt under glödgning och normaliseringsbehandling, om uppvärmningen eller kylningen är ojämn, kommer den att generera enorm värmebehandlingsspänning, vilket kommer att överlappa den ursprungliga gjutspänningen och orsaka sprickbildning.

Släckningsspricka: Detta är en speciell form av kallsprickning, som bildar martensit med hög hårdhet på grund av den snabba kylningshastigheten vid härdning, åtföljd av enorma strukturella påfrestningar, vilket gör det mycket lätt att spricka.

Sammanfattning och lösningsidéer

När sprickor påträffas i gjutna ståldelar bör orsakerna systematiskt undersökas utifrån följande aspekter:

1. Kemisk sammansättning: Strikt kontrollera innehållet av skadliga grundämnen som S och P.

2. Smältprocess: Raffineringsmetoder används för att minska halten av gaser och inneslutningar i det smälta stålet. 3. Gjutstruktur: Optimera designen för att undvika plötsliga förändringar i väggtjocklek och använd rundade övergångar.

4. Gjutprocess: inlopps- och stigarsystem: Rimligt utformat för att uppnå sekventiell stelning eller samtidig stelning, vilket undviker lokal överhettning. Formsand/kärnsand: Säkerställ tillräcklig eftergivlighet och hopfällbarhet. Kalljärn och stigrör: Korrekt användning för att kontrollera kylningssekvensen.

5. Borttagning och rengöring av sand: Se till att gjutgodset kyls till en tillräckligt låg temperatur (som under 400 ° C) i sandformen innan boxning. Vid skärning av stigare och svetsreparationer är det också nödvändigt att undvika att generera nya spänningar.

6. Värmebehandlingsprocess: Utveckla rimliga värmebehandlingsspecifikationer, särskilt kontrollera uppvärmnings- och kylningshastigheterna. För komplexa delar eller höglegerade ståldelar, använd en metod för steguppvärmning och långsam kylning.

För att exakt fastställa den specifika orsaken är det ofta nödvändigt att kombinera makroskopisk och mikroskopisk morfologianalys av sprickor (metallografisk undersökning), processgranskning och kemisk sammansättningsanalys för att göra en heltäckande bedömning.