在一般情況下,外裂紋是由于鑄件的收縮應力大,而型芯退讓性差,收縮受阻引起的;皮下裂紋發生在凝固較慢的斷面一側,鑄件不同部位或厚大斷面表層與內部的凝固速度不一致,收縮不同時發生,產生熱應力引起的開裂,裂紋發生后未能得到自愈合焊補;內裂紋是由于熱節或厚大斷面中心凝固后期的收縮應力撕裂晶粒骨架,缺少液相傳輸補縮而發生的,也稱“應力縮孔"。

內裂紋或皮下裂紋一般發生在結晶溫度范圍較寬、斷面比較厚大的合金鋼閥門鑄件中,無損探傷檢驗常會發現,P、S含量偏高助長其形成。高合金鋼(不銹鋼)的導熱能力差,形成熱應力的傾向性大,皮下裂紋較多;若熱節處補縮不足,內裂紋也會發生。碳鋼件有時也會發生內裂紋或皮下裂紋。

外裂紋、內裂紋或皮下裂紋都屬于熱裂,且大多發生在凝固較遲的部位,如靠近冒口處,或局部熱節、壁厚較大部位,有時凝固較早的部位(下箱底面),也有發生裂紋的可能性。裂紋是由應力引起的,產生應力的原因很多。

(1)閥門鑄件基本上屬于薄壁大芯,如果型芯的退讓性不夠,會產生較大的收縮應力。

(2)鑄件內部有鑄圈的閥門,鑄圈阻礙此處向內收縮,且鑄圈與件壁形成局部小熱節,凝固較周圍慢,熱裂多發生于此處。

(3)冒口設置太大,凝固順序太強;法蘭與閥門本體壁厚相差較大,凝固速度不一致;高合金鋼的導熱性差,鑄件中的溫差大。這些因素都易產生較大的熱應力。

為防止和消除閥門鑄鋼件裂紋,從生產角度強調以下幾點主要工藝措施。

(1)提高型芯的退讓性,以減小收縮應力。對閥門鑄鋼件,將芯子做成中空結構效果明顯。

(2)嚴格控制化學成分,特別是硫、磷等易形成低熔點共晶物的元素。

(3)細化晶粒,凈化鋼液,以提高抗裂性。加入稀土元素可以兼得。

(4)采用冷鐵,提高澆注速度,在保證良好補縮的前提下減弱順序凝固,使鑄件局部實現同時凝固,減小熱應力。

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2024年8月17日

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閥門鑄鋼件裂紋形成的原因及防止工藝措施

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