4501-加热过程中的热裂纹.docx

加热过程中的热裂纹 工艺基础信息（材质、铸型、熔炼 … ） 1、 适用于铁、钢以及它们的合金 2、适应于所有的成型方法 3、适用于所有的熔炼方式 检测方式 VT、显微检测、 PT、 MT、 UT、 RT、其它检测、破坏性检测 缺陷描述 缺陷 是一种以氧化皮形式出现 的裂纹，主要是敞开型（裂纹壁之间的明显距离），也称为热裂纹、热撕裂和热脆性。 裂纹可以是小的、大的和深的，特别是对于厚的 截面 和 铸件末端 ， 被破坏的铸件截面 ， 与冷裂纹（平坦且光滑）相比，裂纹壁更粗糙。 有些文献有不同 的说明 ，说明凝固后发生热裂纹和凝固过程中的热撕裂。在本文中，没有考虑差异 。 当铸件受热处理和高温 滞留 时发生。裂纹将主要出现在锋利的边缘连接或接近其他应力提升 的细微结构处 （在 筋板 、冒口 ……之间）。 裂纹在材料的中心截面处很少或几乎不存在，或者平行于表面壁。它垂直于铸造表面。 缺陷 42xx 是类似的缺陷，但它们是在低温下 形成 的并且没有氧化裂纹 内 壁。 缺陷 43xx 看起来相似，但因深 度低而具有圆形裂纹根部（基底）而区别开来。 有时，铸件也会在裂纹顶部变形。变形属于 第 5 组缺陷。 缺陷照片 热处理过程中的热裂纹 原因 及其解决措施 1、 铸件的状况和质量 原因 *加热开始时的残余应力 等级 *表面脱碳 层（不同尺寸和体积 的依据温度 ） *由于 铸件清理 、冒口去除 ……（加热时打开），表面层出现小裂纹。 *表面层中的夹杂物（砂、渣）和浮渣（球墨铸铁）可引发裂纹。 *表面层（铁）中的 衰退 石墨：不同的 等级 *表面粗糙度 *缩松 会引发裂纹 解决措施（利） 1.1 不 能使 铸件 负重 过 大 （压应力） 1.2 控制加热速率，使其变低 ，特别是在加热开始时 1.3 避免燃烧 炉烘烤 铸件或集中在一个区域 烘烤 。 1.4 避免泄漏，确保炉门 、底板 良好密封。 1.5 铸件上的热电偶 位置 1.6 保证温度和时间的校准控制 解决措施（弊） 1.1 提高热处理成本 1.2 需要 资金投入 和持续的维护 2、 铸件形状 原因 *复杂形状：连接 薄厚壁截面连接没有光滑过渡 （导致局部应力 高 ） *同一铸件中的 薄厚壁截面加热不同 ，热 节 *存在 应 力升高的 细微结构 （洞， 尖 角 ……） *飞翅 的存在（加热过程中的高温差会引发裂纹） 解决措施（利） 2.1 保证正确设计光滑截面 间的 连接 2.2 避免截面尺寸的大差异 2.3 避免 细微结构处应力增加 2.4 在热处理前完全去除 飞翅 解决措施（弊） 2.1 铸件重量增加 2.2 增加 缩松 缺陷（热 节 ）的风险 2.3 增加 模样 和 铸型 的成本 3、 材料及其化学成分 原因 *加热开始时的微观结构（体积和尺寸的差异） *在铸态条件下的枝晶（非均匀材料） *大量的碳化物促进元素的存在 *在铁（ B， Cr， Sb…）中存在石墨 衰退 元素：降低延展性 *低熔点共晶 基础 元素（ P， Mo）的存在 解决措施（利） 3.1 在热处理过程中保证 很少的 尺寸和体积变化 ，组织均匀 3.2 选择低枝晶 凝固 材料 3.3 使 加热速率 适应 初始结构和 存在的结构 3.4 降低碳化物促进元素的 含 量 3.5 降低 铸铁中 石墨 衰退 元素的 含 量 3.6 在铸铁中增加元素补偿石墨衰退元素 3.7 降低低温共晶 基础元素 的数量 解决措施（弊） 3.1 提高金属 液 成本 3.2 钢 、 铁的力学性能 4、 热处理和熔炉 原因 *装载铸件（高负荷 …） *高加热率 *燃烧 炉撞击铸件 铸件 *炉内严重漏 漏 *在铸件上定位热电偶 *不正确的控制（温度，时间） 解决措施（利） 4.1 通过控制 打箱 、 抛丸 、 铸件清理 、 去除 冒口和浇注系统来减小残余应力。 4.2 测量残余应力 4.3 避免渗碳表面层 4.4 在热处理炉中使用还原性 、 中性气氛 4.5 通过控制 打箱 、 抛丸 、 铸件清理 、 去除 冒口和浇注系统来避免表面裂纹 4.6 避免夹杂物的存在 4.7 使用过滤 网 4.5 避免 、 控制石墨 衰退 表面层的存在 4.9 避免 缩松 的存在 4.10 使用冒口和冷 铁以及补贴 4.11 保证铸件表面光滑平整 解决措施（弊） 4.1 降低铸件 出品率 （更多冒口、 冷铁 ） 4.2 增加 缩松 缺陷的风险（定向凝固较少） 4.3 提高铸件成本 5、 测试设备没有正确校准或者测试不准确 原因 测试设备没有正确校准或者测试不准确 解决措施（利） 5.1 核实 使用过的设备 5.2 培训操作 者 ，特别是测试人员 5.3 购买正确工作和功能 合适 的光谱仪和热分析设备 5.4 保证使用 校准过的 光谱仪 测试样品 5.5 购买 具有合格证书的 热电偶 5.6 购买残余应力计 5.7 设备的总体维护 ， 设置维护计划 解决措施（弊） 5.1 需要时间和 资金投入 5.2 需要时间培训 6、 操作者的错误操作 原因 操作者的错误操作 解决措施（利） 6.1 培训操作者认识到 C 元素、普通元素、合金元素以及残留元素的重要性 6.2 建立作业指导书并培训操作者用光谱仪正确测试样品 6.3 由设备自动提供生产结果（不需操作员计算或干扰） 6.4 测试后自动提供打印结果 6.5 设置指令，如果元素含量太高，就要控制 6.6 提供正确的称重设备用于合金化和熔化过程中的成分修改 6.7 提供关于热处理和火炉装填的培训 解决措施（弊） 6.1 需要资金投入到培训 6.2 需要操作员培训、认证、经验、时间