第十章.铸件的热裂

分析铸造热裂缺陷形成的原因及改进对策铸造热裂缺陷是铸造过程中常见的一种缺陷形态，会对铸件的性能和质量造成重大影响。

为了解决这一问题，需要深入分析其成因，并制定改进对策。

本文将从铸造热裂缺陷的原因以及改进措施两个方面展开讨论，旨在为铸造工艺提升提供思路和指导。

一、铸造热裂缺陷的形成原因铸造热裂缺陷通常在铸件冷却过程中产生，以下是其形成的主要原因：1. 温度梯度引起的应力集中铸件冷却过程中，由于各部分温度变化不一致，会导致内部产生温度梯度，从而引起局部局部应力集中。

当材料的强度无法承受这种应力时，就会发生热裂缺陷。

2. 晶粒的收缩行为铸件在凝固过程中，晶粒会出现收缩。

若凝固过程中晶粒收缩不一致，就会引起内部应力的不平衡，从而产生热裂。

3. 液态膨胀引起的应力铸造过程中，液态金属体积较大，当其冷却凝固时，体积会缩小，引起内部应力。

若应力超过材料的承载能力，就会发生热裂缺陷。

二、改进对策为了解决铸造热裂缺陷问题，可以采取以下改进对策：1. 优化铸造工艺参数通过调整铸造温度、冷却速度以及铸件尺寸等参数，使得整个铸造过程中的温度分布更加均匀，减小温度梯度和晶粒收缩不一致性，从而减轻应力集中的程度，降低热裂的风险。

2. 控制液态膨胀行为合理控制铸造合金的成分，通过合金设计等方法来调整材料的液态膨胀行为。

降低材料在冷却凝固过程中产生的应力，减少热裂的概率。

3. 采用合适的铸型材料选择合适的铸型材料也是防止铸造热裂缺陷的关键。

材料的导热性能和热传导能力会影响铸件冷却的速度，因此在选择铸型材料时要充分考虑其导热性和热传导性能。

4. 进行合理的余热处理通过对已铸造完成的铸件进行合理的余热处理，使其内部温度均衡分布，减少应力集中和热裂的风险。

此外，适当的余热处理还能改善铸件的织构和力学性能。

5. 严格控制冷却速度合理控制冷却速度是防止铸造热裂缺陷的重要措施之一。

通过对冷却介质的选择以及冷却方式的优化，可以实现对冷却速度的有效控制，降低热裂的风险。

探讨铸造铁热裂缺陷的生成原因及对策铸造铁热裂缺陷的生成原因及对策铸造铁热裂缺陷是一种常见的铸造缺陷，其在铸造过程中可能会导致铁件的破碎甚至失效。

了解铸造铁热裂缺陷的生成原因，并采取相应的对策，对于优化铁铸件的质量和性能具有重要意义。

本文将探讨铸造铁热裂缺陷的生成原因及对策。

一、铸造铁热裂缺陷的生成原因1. 温度梯度引起的热应力在铸造过程中，由于冷却速率的不均匀性，铸件内部会形成温度梯度。

这种温度梯度会导致热应力的产生，当热应力超过铸件材料的强度极限时，就会引发铁热裂缺陷。

2. 化学成分不均匀性铸件的化学成分不均匀也是导致铁热裂缺陷的原因之一。

在铁铸件中，如果一侧的组分与另一侧不同，就会产生不均匀的热应力分布，造成铁热裂。

3. 晶粒结构的变化铁铸件在冷却过程中会发生相变或凝固过程，晶粒结构的不规则变化也会导致铁热裂缺陷的形成。

例如，当晶粒的排列不连续或出现晶粒堆积时，容易形成热裂。

二、对策1. 控制冷却速率为了降低铸造铁热裂缺陷的风险，可以通过控制冷却速率来减少温度梯度。

可以采用快速冷却，或者在铸造过程中采取适当的降温措施，如喷水冷却等。

2. 优化化学成分铸件化学成分不均匀会导致铁热裂缺陷的发生，因此必须对原材料进行严格的化学成分检测和控制。

确保铸造过程中铁铸件的化学成分均匀，可以减少热应力的不均匀分布。

3. 控制晶粒结构通过优化铸造工艺和控制冷却速率，可以实现更均匀的晶粒结构。

采用合适的铸造过程参数，例如浇注温度和浇注速度等，可以避免晶粒结构的变化，减少铁热裂缺陷的风险。

4. 热处理适当的热处理可以有效地解决铸造铁热裂缺陷问题。

通过热处理，可以改善晶粒结构和组织性能，减少内部应力的积累，提高铸件的抗热裂能力。

5. 检测和控制在铸造铁热裂缺陷的预防和控制过程中，必须进行严格的检测和控制。

采用先进的无损检测技术，如超声波检测、X射线检测等，可以及时发现潜在的铁热裂缺陷，并采取相应的措施进行修复或调整。

铸钢件热裂的产生和防止摘要分析了熔模铸钢件热裂产生的原因和过程，论述了防止热裂的工艺措施，并介绍了自割内浇口转移热裂及其设计方法。

关键词：熔模铸造铸钢热裂热裂是熔模铸钢件常见的缺陷之一。

随着熔模铸造的发展，复杂件、薄壁件越来越多，型壳的强度也得到了很大提高，熔模铸钢件中热裂缺陷的比例也随之上升。

如何防止热裂成了熔模铸造技术工作人员关心和棘手的问题。

1 热裂产生的原因当铸件某个部位的应力达到或超过其材质的强度极限时，铸件该部位将会产生裂纹。

铸件的裂纹分为热裂和冷裂两类。

如果裂纹是在凝固过程中形成，则此裂纹称为热裂。

热裂的裂口断面呈氧化色，裂口粗糙，其微观组织为晶间断裂。

如果裂纹是在铸件完全凝固后形成的，则此裂纹称为冷裂。

铸件在凝固时会产生较大的收缩，当此收缩受铸型的阻碍或受铸件其余部分的牵制，则会产生应力。

而铸件材质在凝固阶段的强度极限极低，因此应力很可能达到或超过其强度极限而使铸件局部产生裂纹。

如果裂纹是在凝固前期形成，而此时仍存在着较大比例的液相且具有良好的流动充填性，则裂纹被液相焊合。

但当裂纹在凝固后期形成(一般指固相率>0.7),此时固相骨架已经比较致密，所残余的液相难以充填弥合裂纹，则裂纹将会进一步发展并残留下来，热裂形成点大致在固相线附近。

热裂往往产生在铸件“弱点”部位，所谓“弱点”即铸件凝固过程中结壳最薄部位。

这些“弱点”通常是铸件壁连接的内角或浇注系统引入部位等一些局部过热部位。

热裂的产生过程大致如下：铸件凝固初期，在其平面和圆柱表面部位以及外圆角部位凝固结壳而具有了一定强度和刚度。

之后在内圆角部位也凝固结壳而具有一定强度和刚度。

同时结壳因凝固冷却而产生收缩，此时结壳将受到与其相连的铸型型壁的阻碍而产生应力，特别是铸件的突起部位。

随着凝固的进行，结壳增厚，浇注金属的比强度增大，结壳的总强度也增大。

但是由于铸型型壳受热产生膨胀、烧结而使铸件的收缩受阻增大，引起了凝固结壳中应力增大。

分析铸造热裂缺陷形成的机理及改进措施铸造热裂缺陷是铸造过程中常见的一种缺陷，它对铸件的质量和性能产生严重的影响。

了解和分析铸造热裂缺陷形成的机理，并采取适当的改进措施，对于提高铸件的质量和性能具有重要意义。

一、铸造热裂缺陷的机理分析铸造热裂缺陷的形成主要与铸造过程中的温度变化和应力积累有关。

具体的机理可以从以下几个方面进行分析：1. 温度梯度引起的热应力在铸造过程中，液态金属流注入型腔中后，由于型腔的温度梯度不均匀，会导致金属在冷却过程中产生温度梯度，从而引起不均匀的热收缩和热应力的积累。

当应力达到材料的承载极限时，就会发生裂纹的形成。

2. 金属的热固性和热收缩不匹配不同金属具有不同的热膨胀系数和热收缩系数，当金属与型腔或其他部件接触时，由于温度变化而引起的热收缩不匹配，也会导致热应力的产生。

3. 相变引起的应力集中在铸造过程中，液态金属在冷却过程中会发生相变，如固态化、固相转变等。

这些相变对金属的体积变化和应力产生有着重要影响。

当相变速率较快时，容易引起应力集中，从而形成裂纹。

二、改进措施为了减少铸造热裂缺陷的发生，可以采取以下改进措施：1. 控制铸造温度和温度梯度合理控制铸造过程中的温度和温度梯度对于减少热应力的产生具有重要作用。

可以通过调整浇注温度、冷却速度等参数来控制温度梯度的变化，减少热应力的积累。

2. 选择合适的金属材料选择具有匹配热膨胀系数和热收缩系数的金属材料，可以减少热收缩不匹配引起的应力积累。

同时，还应选择具有较好耐热性能的材料，以降低温度梯度引起的热应力。

3. 优化铸造工艺合理设计铸造工艺，采用预热、降温等措施，可以有效降低热应力的产生。

此外，还应注意避免温度梯度过大的情况，避免铸件过厚或形状复杂等导致热应力增加的问题。

4. 消除应力集中点铸造热裂缺陷的形成与应力集中有关，因此，要尽量消除或减少应力集中点。

对于已经存在的应力集中点，可以采取修补、改进设计等方式进行处理，以减少裂纹的产生。

第一节铸件中的裂纹一热裂热裂是铸件生产中常见的铸造缺陷之一，是在高温下形成的，裂口表面呈氧化色。

热裂又是沿晶粒边界产生和发展的，故裂口外形曲折而不规则，如图1－1所示。

图1－1 铸件中的热裂热裂分为外裂和内裂两种类型。

在铸件表面可以看到的热裂纹为外裂，裂口从铸件表面开始逐渐延伸到铸件的内部，表面宽内部窄，裂口有时会贯穿铸件整个断面。

外裂常产生要铸件的拐角处、截面厚度有突变处或局部冷凝慢以及产生应力集中的地方。

内裂常产生在铸件内部最后凝固的部位如缩孔附近，裂口表面很不平滑，有分叉。

外裂大部分可以用肉眼就能观察出来，细小的外裂则需用磁粉和着色探伤检查；内裂必须用射线或超声波探伤才能检查出来。

1 热裂的形成机理热裂的形成机理到现在为止尚存在分歧。

我们先来看看热裂纹的形成温度范围。

关于热裂纹的形成温度范围说法很多，归纳起来主要有两种观点：一种观点认为热裂纹是在凝固温度范围内但邻近于固相线温度时形成的，此时合金处于固－液态；另一种观点认为热裂纹是在稍低于固相线温度时形成的，此时合金处于固态。

有人对含碳量不同的碳钢进行了热裂形成温度范围的研究。

该实验结果表明：不论含碳量多少，碳钢产生热裂的温度都在固相线附近，当钢中硫、磷含量增高时热裂温度便降到固相线下。

必须指出的是：在铸造条件下，由于铸件冷却速度较快而引起的过冷，使液相线和固相线下移，加上合金中存在低熔点组成物，所以实际的固相线有时远低于平衡状态图中的固相线。

由此可以看出热裂是在合金接近完全凝固时的温度范围内形成的。

此时大部分合金已凝固成结晶骨架，而在骨架之间还剩有少量的液体。

下面我们再来讨论热裂纹的形成机理，主要有两种理论：强度理论和液膜理论。

（1）强度理论强度理论认为铸件在凝固末期，当结晶骨架已经形成并开始线收缩后，由于收缩受阻，铸件中就会产生应力或塑性变形，当应力或塑性变形超过了合金在该温度的强度极限或延伸率时铸件就会开裂。

铸件凝固之后在稍低于固相线时，如果满足上述条件同样会形成热裂。

铸件热裂原因
铸件是一种制造零件的主要方法，但它往往会受到热裂的影响。

热裂是指在液态到固态相变过程中，由于内部应力的形成和积累导致
铸件表面或内部出现裂纹。

造成铸件热裂的原因有很多，本文将重点
介绍以下几种主要因素：
1.低熔点气体：铸件的材料中往往含有一些低熔点的气体，例如
氢气和氧气。

当铸件冷却时，这些气体会扩散到材料的内部，形成孔
洞和空洞，导致内应力的积累，从而引起裂纹的形成。

2.过快的温度变化：在铸造过程中，铸件经历了从液态到固态的
相变，温度变化非常快。

如果铸件冷却过快或者过慢，都可能导致内
部应力的积累，从而导致铸件热裂。

3.结构设计不合理：铸件的结构设计不合理也可能导致铸件热裂。

例如，如果铸件表面或内部存在锐利的角度和边缘，容易出现应力集中，从而导致裂纹的形成。

同样，如果构件的两个部分之间存在过度
薄或过度宽的连接部分，也可能导致热裂。

4.金属成分的变化:铸件的金属成分对铸件的热裂性能有很大的影响。

例如，硅、铜、锰等元素的含量过高，会导致内部应力的增加，从而导致铸件热裂。

5.冷却方式不适当:铸造过程中冷却方式不合理也常常是引起热裂的原因之一。

如果冷却过程中所用的冷却剂温度过低或过高，或者冷却的速度过快或过慢，都会导致铸件内部产生应力，从而引起铸件热裂。

综上所述，铸件热裂的原因复杂，需要进行全面的分析和研究。

在铸造中要避免热裂，需要在制作工艺与工作水平的不断提升上进行不断地思考和改进。

铸件热裂纹的原因及其防治措施热裂纹常发⽣在铸件最后凝固并且容易产⽣应⼒集中的部位，如热节、拐⾓或靠近内浇⼝等处。

热裂纹分为内裂纹和外裂纹。

内裂纹产⽣在铸件内部最后凝固的地⽅，有时与晶间缩孔、缩松较难区别。

外裂纹在铸件的表⾯可以看见，其始于铸件的表⾯，由⼤到⼩逐渐向内部延伸，严重时裂纹将贯穿铸件的整个断⾯。

宏观裂纹：由于热裂纹是在⾼温下形成的，因此裂纹的表⾯与空⽓接触并被氧化⽽呈暗褐⾊甚宏观裂纹：⾄⿊⾊，同时热裂纹呈弯曲状⽽不规则。

微观裂纹：沿晶界发⽣与发展，热裂纹的两侧有脱碳层并且裂纹附近的晶粒粗⼤，并伴有魏⽒微观裂纹：组织热裂纹形成的温度范围熔模铸件的热裂纹到底是在什么温度下发⽣的，长期以来说法不⼀．到⽬前为⽌归纳起来仍有两种：其⼀，热裂纹是在凝固温度范围内但接近于固相线温度时形成的，此时合⾦处于固-液态；其⼆，热裂纹是在稍低于固相线温度时形成的，此时合⾦处于固态。

热裂纹的防⽌措施１．提⾼铸件在⾼温时的强度与塑性(1)合理选材选材是⼀项极为复杂的技术和经济问题。

所渭合理选材就是选⽤的材质应该同时满⾜铸件的使⽤性、⼯艺性和经济性。

对于铸件⽽⾔，主要是铸造⼯艺性(热裂性、流动性和收缩性等)。

如果该材质的铸造⼯艺性能不佳，热裂倾向性⼤，那么浇注出来的铸件产⽣热裂纹的废品率就⾼。

(2)保证熔炼质量在铸钢合⾦成分中，最有害的化学成分是硫。

当wS＞0.03％，以O.05％的临界铝含量脱氧，硫化物以链状共晶形式分布时，塑性很低，易引起热裂纹。

在熔炼时，可以加⼊适量的强脱硫剂稀⼟元素，以减少合⾦中的含硫量。

只要稀⼟元素的加⼊⼯艺合理，其脱硫效果为40％～50％：并且稀⼟元素能细化晶粒，改变夹杂物的形态与分布，从⽽减轻了热裂纹的程度(指裂纹的⼤⼩与深浅)和降低了热裂纹的数量。

另外，分布于铸钢晶界的低熔点夹杂物将降低它的强度和塑性，并且随着夹杂物的增多，强度和塑性下降，促使形成热裂纹。

在熔炼时，应选⽤⼲净、清洁的炉料；采⽤合理的熔炼⼯艺，加强操作，才能保证熔炼质量。

铸件热裂纹1、热裂纹的形貌和特征热裂纹是铸件在凝固末期或凝固后不久尚处于强度和塑性很低状态下，因铸件固态收缩受阻而引起的裂纹。

热裂纹是铸钢件、可锻铸铁件和某些轻合金铸件生产中常见的铸造缺陷之一。

热裂纹在晶界萌生并沿晶界扩展，其形状粗细不均，曲折而不规则。

裂纹的表面呈氧化色，无金属光泽。

铸钢件裂纹表面近似黑色，而铝合金则呈暗灰色。

外裂纹肉眼可见，可根据外形和断口特征与冷裂区分。

热裂纹又可分为外裂纹和内裂纹。

在铸件表面可以看到的热裂纹称为外裂纹。

外裂纹常产生在铸件的拐角处、截面厚度急剧变化处或局部疑固缓慢处、容易产生应力集中的地方。

其特征是表面宽内部窄，呈撕裂状。

有时断口会贯穿整个铸件断面。

热裂纹的另一特征是裂纹沿晶粒边界分布。

内裂纹一般发生在铸件内部最后凝固的部位裂纹形状很不规则，断面常伴有树枝晶，通常情况下，内裂纹不会延伸到铸件表面。

2、热裂纹形成的原因形成热裂纹的理论原因和实际原因很多，但根本原因是铸件的凝固方式和凝固时期铸件的热应力和收缩应力。

液体金属浇入到铸型后，热量散失主要是通过型壁，所以，凝固总是从铸件表面开始。

当凝固后期出现大量的枝晶并搭接成完整的骨架时，固态收缩开始产生。

但此时枝晶之间还存在一层尚未凝固舶液体金属薄膜（液膜），如果铸件收缩不受任何阻碍，那么枝晶骨架可以自由收缩，不受力的作用。

当枝晶骨架的收缩受到砂型或砂芯等的阻碍时，不能自由收缩就会产生拉应力。

当拉应力超过其材料强度极限时，枝晶之间就会产生开裂。

如果枝晶骨架被拉开的速度很慢，而且被拉开部分周围有足够的金属液及时流入拉裂处并补充，那么铸件不会产生热裂纹。

相反，如果开裂处得不到金属液的补充，铸件就会出现热裂纹。

由此可知，宽凝固温度范围，糊状或海绵网络状凝固方式的合金最容易产生热裂。

随着凝固温度范围的变窄，合金的热裂倾向变小，恒温凝固的共晶成分的合金最不容易形成热裂。

热裂形成于铸件凝固时期，但并不意味着铸件凝固时必然产生热裂。