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冷卻過程產生的內應力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，會產生危害性很大的集中縮孔。

7.3.1熱裂特征在凝固金屬內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，或內部枝晶構成足夠堅固的骨架，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。產生熱裂前溫度與X射線底片出現(xiàn)熱裂的溫度就是產生熱裂的溫度范圍。實驗確定，當鋼中硫和磷含量增多時，產生熱裂的溫度降低，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生熱裂：i）晶體在超過其強度極限的應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計鑄造工藝，會使鑄件內部存在顯著的溫差，導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區(qū)的枝晶構架施加拉力。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角散熱困難，先凝固的兩壁開始收縮產生拉應力，而內角溫度還在固相線附近，固相的結合力還相當薄弱，導致產生熱裂。工藝不當引起熱裂p255案例7.13合金鋼板形鑄件，使用4個內澆道澆注。由于內澆道先于鑄件凝固，阻礙后凝的鑄件本體的收縮，導致形成熱裂。

泥漿泵缸套。采用雙金屬離心鑄造工藝制造。在高速旋轉的金屬鑄型中，先澆入45鋼，形成外層，經過一定的時間間隔，待45鋼凝固，再澆入Cr20白口鑄鐵，形成內層，使內外兩層熔合。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生過大的離心壓力。適當降低鑄型轉速，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。鑄型預熱溫度或涂料厚度不均勻，導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生一定的滑移，晶體間的強度足以抵抗阻礙收縮形成的應力。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系

p257案例7.15左上圖-平衡相圖