Koji su uzroci pukotina od lijevanog čelika?

Pojava pukotina u dijelovima od lijevanog čelika vrlo je čest i složen problem koji uključuje cijeli proizvodni lanac od taljenja, procesa lijevanja do naknadne obrade. Pukotine su u osnovi uzrokovane unutarnjim naprezanjima (uglavnom toplinskim naprezanjima i naprezanjima skupljanja) koja prelaze granicu čvrstoće materijala na toj temperaturi.

Obično se pukotine dijele u dvije kategorije: vruće pukotine i hladne pukotine.

1、 Vruće pucanje događa se u kasnoj fazi ili ubrzo nakon skrućivanja rastaljenog čelika, kada je metal u stanju koegzistencije kruto-tekuće s niskom čvrstoćom i plastičnošću. Temperatura pojavljivanja: obično blizu solidus linije (oko 1300-1450 °C). Značajke: Dio pukotine je jako oksidiran, izgleda crno ili plavo, vijugavog je i nepravilnog oblika.

glavni uzrok:

1. Strukturni dizajn odljevaka: Prevelike razlike u debljini stjenke i neravnomjerni prijelazi na spojevima rezultiraju neravnomjernim hlađenjem i značajnim toplinskim naprezanjem.

2. Nerazuman dizajn sustava za izlijevanje: Lijevni kanal je previše koncentriran ili nepravilno postavljen, što rezultira lokalnim pregrijavanjem, koje se na kraju skrutne u tom području

Nije moguće primiti kompresiju i podršku.

3. Loše povlačenje pješčanog kalupa/jezgre: Čvrstoća pješčanog kalupa je previsoka, što ometa njegovo slobodno skupljanje tijekom skrućivanja i skupljanja odljevka, što rezultira vlačnim naprezanjem i pucanjem. Ovo je vrlo čest razlog.

4. Kemijski sastav legure: Visok sadržaj štetnih elemenata kao što su sumpor (S) i fosfor (P): Oni tvore sulfide i fosfide s niskim talištem, tvoreći tekuće tanke filmove na granicama zrna, što uvelike slabi silu intergranularnog vezivanja, te su iznimno važni čimbenici koji dovode do toplinskog pucanja. Sadržaj ugljika (C): S visokim sadržajem ugljika, raspon temperature skrućivanja postaje širi, dendriti postaju grubi i postoji povećana tendencija toplinskog pucanja. 5. Nepravilna uporaba dizanja i glačala za hlađenje: Ako je grlo dizača predugačko ili prekratak, a glačalo za hlađenje nije pravilno postavljeno, to će pogoršati neravnomjerno hlađenje.

2、 Hladne pukotine nastaju nakon što se odljevak potpuno skrutne i ohladi do elastičnog stanja, obično u fazi niske temperature ispod 600 °C. Temperatura pojave: niža temperatura. Značajke: Dio pukotine je čist, s metalnim sjajem ili blago oksidiranom bojom, a pukotina je relativno ravna i kontinuirana u obliku ravne linije.

glavni uzrok:

1. Prekomjerno naprezanje odljevka: Toplinsko naprezanje: uzrokovano nedosljednim brzinama hlađenja različitih dijelova odljevka. Stres stezanja: Mehaničke prepreke skupljanju odljevka uzrokovane kalupima, pješčanim jezgrama, sustavima lijeva i graničnicima kutija. Transformacijsko naprezanje: Naprezanje koje nastaje promjenom specifičnog volumena tijekom procesa hlađenja kada postoji strukturna transformacija (kao što je transformacija austenita u martenzit).

2. Metalurška kvaliteta čelika: Visok sadržaj plina, osobito vodika (H), može uzrokovati "vodikom izazvano pucanje" i smanjiti žilavost materijala. Postoje mnogi nemetalni uključci: kao točke koncentracije naprezanja, uključci mogu značajno smanjiti čvrstoću i otpornost materijala na pukotine.

3. Prerano brušenje tijekom pakiranja: Odljevak još nije ohlađen na dovoljno nisku temperaturu, a unutarnje naprezanje nije u potpunosti eliminirano prije nego što preuranjene vibracije i brušenje mogu lako uzrokovati hladno pucanje.

4. Neodgovarajući proces toplinske obrade: Pretjerana brzina zagrijavanja ili hlađenja: Posebno tijekom tretmana žarenjem i normaliziranjem, ako je zagrijavanje ili hlađenje neravnomjerno, to će generirati veliki stres toplinske obrade, koji će se superponirati s izvornim stresom lijevanja i uzrokovati pucanje.

Pukotina pri kaljenju: Ovo je poseban oblik hladnog pucanja, koji stvara martenzit visoke tvrdoće zbog brze brzine hlađenja pri kaljenju, praćen ogromnim strukturnim naprezanjem, što ga čini vrlo lakim za pucanje.

Sažetak i ideje rješenja

Kada se na dijelovima od lijevanog čelika otkriju pukotine, razloge treba sustavno istražiti sa sljedećih aspekata:

1. Kemijski sastav: Strogo kontrolirati sadržaj štetnih elemenata kao što su S i P.

2. Proces taljenja: Metode rafiniranja koriste se za smanjenje sadržaja plinova i inkluzija u rastaljenom čeliku. 3. Struktura lijevanja: Optimizirajte dizajn kako biste izbjegli nagle promjene debljine stijenke i koristite zaobljene prijelaze.

4. Proces lijevanja: kanal i usponski sustav: Razumno dizajniran za postizanje uzastopnog skrućivanja ili istovremenog skrućivanja, izbjegavajući lokalno pregrijavanje. Kalupni pijesak/jezgreni pijesak: Osigurajte dovoljnu elastičnost i sklopivost. Hladno glačanje i dizanje: Pravilna upotreba za kontrolu slijeda hlađenja.

5. Uklanjanje i čišćenje pijeska: Osigurajte da su odljevci ohlađeni na dovoljno nisku temperaturu (kao što je ispod 400 °C) u pješčanom kalupu prije pakiranja u kutije. Kod rezanja uspona i popravaka zavarivanjem također je potrebno izbjegavati stvaranje novih naprezanja.

6. Proces toplinske obrade: Razvijte razumne specifikacije toplinske obrade, posebno kontrolirajte stope grijanja i hlađenja. Za složene dijelove ili dijelove od visokolegiranog čelika, usvojite metodu postupnog zagrijavanja i sporog hlađenja.

Za točno određivanje specifičnog uzroka često je potrebno kombinirati makroskopsku i mikroskopsku morfologiju pukotina (metalografsko ispitivanje), pregled procesa i analizu kemijskog sastava kako bi se donijela sveobuhvatna prosudba.