第一章铸造工艺基础介绍.ppt

(３）铸件的裂纹与防止 1. 热裂纹 热裂是铸件在凝固后期高温下沿晶界形成的裂纹。 铸造内应力超过金属的抗拉强度时，铸件将产生裂纹。分为热裂纹和冷裂纹。 宏观：断口有氧化色； 裂纹短； 缝隙宽(宽度0.05～0.5mm); 形状曲折 微观：沿晶粒边界分布， 沿晶（或晶间）断裂 铸件热裂纹 影响热裂形成因素 自线收缩开始温度至固相线之间的有效结晶区间愈小，则合金在此温度范围内的绝对收缩量愈小，铸件内产生的应力愈小，故合金形成热裂倾向性愈小。反之亦然。 2. 合金元素的种类 1．铸造合金性质的影响 促进结晶裂纹形成－－S，P，C，Ni 抑制结晶裂纹形成－－Mn，Si，Ti，稀土元素. 硫和磷--最有害的杂质元素 增大凝固温度区间 极易偏析; 形成多种低熔点共晶; 热裂纹倾向↑ 影响热裂纹的主要元素→加剧硫﹑磷及其他元素的有害作用。 脱硫作用+改善硫化物的形态→薄膜状改变为球状→提高金属的抗裂性。 碳 锰 热裂的防止 ① 尽量选择凝固温度范围小，热裂倾向小的合金。 ② 应提高铸型和型芯的退让性，以减小机械应力。 ③ 对于铸钢件和铸铁件，必须严格控制硫的含量，避免生成FeS，防止热脆性。 2.冷裂纹 冷裂是铸件冷却到弹性状态时，因局部铸造应力大于材料强度极限而引起的开裂。总是发生在冷却过程中承受较高拉应力的部位，特别是应力集中部位。壁厚不均匀、形状复杂的大型铸件容易产生冷裂纹。 穿过晶内和晶界； 裂纹细小； 呈连续直线状； 缝内有金属光泽或轻微氧化色。 特征 铸件尖角部位的裂纹 冷裂的防止： 1）使铸件壁厚尽可能均匀； 2）采用同时凝固的原则； 3）对于铸钢件和铸铁件，必须严格控制磷的含量，避免生成Fe3P，防止冷脆性。 （四）铸件中的气孔 液态合金中吸入了气体，若在其冷凝过程中不能逸出，或滞流在金属中，则在冷凝后将使铸件内形成气孔缺陷。 按照气体的来源，分为侵入性气孔、析出性气孔、反应性气孔。 1、侵入性气孔： 主要是砂型和型芯中的气体侵入金属液中而形成的气孔。 防止途径：降低型砂及芯砂的发气量，增强铸型的排气能力。 2、析出气孔： 形成原因：气体在液态合金中的溶解度较固态大得多，且随温度升高而加大。溶解的气体在冷凝过程中析出。 特征：尺寸较小，分布面积广在铝合金中最多见，“针孔”缺陷。 防止措施：“除气处理”；保证炉料洁净、干燥，严格遵守熔炼及浇注操作工艺。 3、反应气孔： 反应气孔是液态金属与铸型材料、芯撑、冷铁或熔渣之间发生化学反应产生气体而形成的。 冷铁气孔：Fe3O4 + 4C =3Fe + 4CO↑ 液态成形件的质量与控制 常见铸件缺陷及特征 名称 特 征 名称 特 征 气 孔 主要为梨形、圆形、椭圆形的孔洞，表面较光滑，一般不在铸件表面露出，大孔独立存在，小孔则成群出现。 缩孔 缩松 1．缩孔：形状为不规则的封闭或敞露的空洞，孔壁粗糙并带有枝状晶，常出现在铸件最后凝固部位。 2．缩松：铸件断面上出现的分散而细小的缩孔。 粘 砂 铸件的部分或整个表面粘附着一层金属和砂粒的机械混和物，多发生在铸件厚壁和热节处。 裂纹 1．热裂：断面严重氧化，无金属光泽，断口沿晶界产生和发展，外形曲折而不规则的裂纹。 2．冷裂：穿过晶体而不沿晶界断裂，断口有金属光泽或有轻微氧化色。 夹 砂 铸件表面上有凸起的金属片状物，表面粗糙，边角锐利，有小部分与铸件本体相连。 化学成分及力学性能不合格 铸件的化学成分和硬度、强度、伸长率、冲击韧度、耐热、耐蚀及耐磨等性能不符合技术条件要求。 白 口 灰铸铁件断面全部或表面出现亮白色组织，常在铸件薄的断面，棱角及边缘部分。 铸件缺陷的产生与铸造工艺、造型材料、模具、合金的熔炼与浇注、铸造合金的选择、铸件结构设计、技术要求的设计是否合理等各个环节密切相关。因此，应从以下几个方面控制铸件质量： 1．合理选定铸造合金和铸件结构 2．合理制定铸件的技术要求:具有缺陷的铸件并不都是废品，在合格铸件中，允许存在那些缺陷及其存在的程度，应在零件图或有关的技术文件中做出规定，作为铸件质量要求的依据。 3．铸件质量检验 铸件质量检验是控制铸件质量的重要措施。 铸件检验的项目有：铸件外观质量，包括铸件表面缺陷、表面粗糙度、重量公差和尺寸公差等；铸件内在质量，包括铸件内部缺陷、化学成分、金相组织和材质性能等；铸件使用性能，包括铸件在强力、高速、耐蚀、耐热、耐低温等不同条件下的工作能力。 铸件质量检验最常用的是宏观法。 它是通过肉眼观察（或借助尖咀锤）找出铸件的表面缺陷和皮下缺陷，如气孔、砂眼