材料成形原理液態(tài)成形原理 熱裂

材料成形原理液態(tài)成形原理熱裂7伴隨凝固與冷卻過程產(chǎn)生的現(xiàn)象7.1由液態(tài)至常溫的體積變化7.2縮孔與縮松7.3在固相線附近溫度區(qū)間形成裂紋7.4冷卻過程產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力7.5凝固過程中的氣體問題

7.3.1熱裂特征高溫形成，沿晶粒周界開裂；具有極不規(guī)則與鋸齒狀的外形；裂縫表面呈現(xiàn)氧化現(xiàn)象。對于鑄鋼，還可以觀察到脫碳現(xiàn)象。

這些都是明顯的高溫開裂的特征。

熱裂形成后，凝固常常并未結(jié)束，熱裂紋常常被最后凝固的液相流入充填?；靥畹牡腿埸c相凝固后，會產(chǎn)生危害性很大的集中縮孔。

7.3.1熱裂特征在凝固金屬內(nèi)部被液相回填的熱裂紋7.3.2熱裂形成溫度鑄件表層形成硬殼，或內(nèi)部枝晶構(gòu)成足夠堅固的骨架，線收縮就開始，熱裂就可能形成。在固相線附近形成；裂紋沿高溫下脆弱的晶界擴展.產(chǎn)生熱裂的溫度范圍的研究p253案例7.11實驗材料為含<1.0%C的碳鋼。凝固冷卻時，不同時間記錄溫度與拍攝X射線照片。產(chǎn)生熱裂前溫度與X射線底片出現(xiàn)熱裂的溫度就是產(chǎn)生熱裂的溫度范圍。實驗確定，當鋼中硫和磷含量增多時，產(chǎn)生熱裂的溫度降低，移至平衡圖固相線以下。非平衡凝固和雜質(zhì)都使平衡圖的固相線下移，因此不能確定熱裂生成是在凝固結(jié)束前或后。實驗只能證明，熱裂形成在固相線溫度附近。碳鋼形成熱裂時的溫度

7.3.3熱裂形成原因有兩種情況會產(chǎn)生熱裂：i）晶體在超過其強度極限的應(yīng)力下開裂當鑄件各部分壁厚差異過大，或按順序凝固原則設(shè)計鑄造工藝，會使鑄件內(nèi)部存在顯著的溫差，導(dǎo)致鑄件各部分的凝固和收縮進程存在差異。鑄件比較薄的斷面較早凝固，它的收縮可能對相連的熱結(jié)區(qū)的枝晶構(gòu)架施加拉力。ii）凝固收縮得不到充分補充，形成熱裂在兩壁交接處形成外熱裂舉例p255案例7.12

鑄件在兩壁交接處的內(nèi)角散熱困難，先凝固的兩壁開始收縮產(chǎn)生拉應(yīng)力，而內(nèi)角溫度還在固相線附近，固相的結(jié)合力還相當薄弱，導(dǎo)致產(chǎn)生熱裂。工藝不當引起熱裂p255案例7.13合金鋼板形鑄件，使用4個內(nèi)澆道澆注。由于內(nèi)澆道先于鑄件凝固，阻礙后凝的鑄件本體的收縮，導(dǎo)致形成熱裂。

泥漿泵缸套。采用雙金屬離心鑄造工藝制造。在高速旋轉(zhuǎn)的金屬鑄型中，先澆入45鋼，形成外層，經(jīng)過一定的時間間隔，待45鋼凝固，再澆入Cr20白口鑄鐵，形成內(nèi)層，使內(nèi)外兩層熔合。形成裂紋的主要原因：作用在剛剛凝固的外表層的壓力過大。澆入的液體金屬都會對外層產(chǎn)生過大的離心壓力。適當降低鑄型轉(zhuǎn)速，適當延長澆注第二層前的停留時間，使外層在較低溫度時才承受較高壓力，都有利于防止形成裂紋。鑄型預(yù)熱溫度或涂料厚度不均勻，導(dǎo)致鑄件冷卻速度和溫度分布不均勻，也可能使鑄件圓周方向最后凝固區(qū)被先凝固部分收縮拉裂。雙金屬離心鑄造缸套的裂紋缺陷p255案例7.14

7.3.4合金的熱裂敏感性材料的結(jié)晶特點對形成熱裂的敏感性有重要的影響。是材料選擇時需要考慮的因素。

材料對熱裂的敏感性取決于成分和相圖類型。合金的熱裂敏感性純金屬凝固時熱裂傾向不大。

在一定溫度下凝固，它的凝固殼層允許產(chǎn)生一定的滑移，晶體間的強度足以抵抗阻礙收縮形成的應(yīng)力。合金的凝固溫度范圍越寬，熱裂傾向越大。熱裂傾向還取決于初次枝狀晶結(jié)晶完成后剩余的液相的含量，液相越少，熱裂傾向性越大。如果剩余的液相比較多，熱裂紋可能被液相回填。

Cu-Si合金的熱裂敏感性與成分和相圖的關(guān)系

p257案例7.15左上圖-平衡相圖