Jaké jsou příčiny trhlin v lité oceli?

Výskyt trhlinových vad v ocelových odlitcích je velmi častým a komplexním problémem, který zahrnuje celý výrobní řetězec od tavení, procesu odlévání až po následné zpracování. Trhliny jsou zásadně způsobeny vnitřním pnutím (hlavně tepelným a smršťovacím) překračujícím mez pevnosti materiálu při dané teplotě.

Obvykle se trhliny dělí do dvou kategorií: trhliny za tepla a trhliny za studena.

1、 K praskání za horka dochází v pozdní fázi nebo krátce po ztuhnutí roztavené oceli, kdy je kov ve stavu koexistence pevná látka-kapalina s nízkou pevností a plasticitou. Teplota výskytu: obvykle blízko čáry solidu (kolem 1300-1450 °C). Vlastnosti: Část trhliny je silně zoxidovaná, jeví se černá nebo modrá, s klikatým a nepravidelným tvarem.

hlavní příčina:

1. Konstrukční řešení odlitků: Přílišné rozdíly v tloušťce stěny a nerovnoměrné přechody na spojích mají za následek nerovnoměrné ochlazování a značné tepelné namáhání.

2. Nerozumný návrh vylévacího systému: Vtok je příliš koncentrovaný nebo nesprávně umístěný, což má za následek místní přehřátí, které nakonec v této oblasti ztuhne.

Nelze přijímat kompresi a podporu.

3. Špatný ústup pískové formy/jádra: Pevnost pískové formy je příliš vysoká, což brání jejímu volnému smršťování během tuhnutí a smršťování odlitku, což má za následek napětí v tahu a praskání. To je velmi častý důvod.

4. Chemické složení slitiny: Vysoký obsah škodlivých prvků, jako je síra (S) a fosfor (P): Tvoří sulfidy a fosfidy s nízkou teplotou tání, vytvářejí tekuté tenké filmy na hranicích zrn, což značně oslabuje sílu mezikrystalové vazby a jsou extrémně důležitými faktory vedoucími k tepelnému praskání. Obsah uhlíku (C): S vysokým obsahem uhlíku se rozsah teplot tuhnutí rozšiřuje, dendrity hrubnou a existuje zvýšená tendence k tepelnému praskání. 5. Nesprávné použití stoupací a chladicí žehličky: Pokud je hrdlo stoupačky příliš dlouhé nebo příliš krátké a chladicí žehlička není správně umístěna, zhorší se nerovnoměrné chlazení.

2、 K praskání za studena dochází po úplném ztuhnutí a ochlazení odlitku do elastického stavu, obvykle v nízkoteplotní fázi pod 600 °C. Teplota výskytu: nižší teplota. Vlastnosti: Část trhliny je čistá, s kovovým leskem nebo mírnou oxidační barvou a trhlina je relativně rovná a souvislá ve tvaru přímky.

hlavní příčina:

1. Nadměrné namáhání odlitku: Tepelné namáhání: způsobené nestejnoměrnými rychlostmi ochlazování různých částí odlitku. Napětí ze smrštění: Mechanické překážky pro smršťování odlitků způsobené formami, pískovými jádry, systémy vtoků a zarážkami. Transformační napětí: Napětí generované změnou měrného objemu během procesu ochlazování, když dochází ke strukturální transformaci (jako je přeměna austenitu na martenzit).

2. Metalurgická kvalita oceli: Vysoký obsah plynu, zejména vodíku (H), může způsobit „praskání vyvolané vodíkem“ a snížit houževnatost materiálu. Existuje mnoho nekovových vměstků: jako body koncentrace napětí mohou vměstky výrazně snížit pevnost a odolnost materiálů proti praskání.

3. Předčasné broušení během boxování: Odlitek ještě není ochlazen na dostatečně nízkou teplotu a vnitřní pnutí není zcela eliminováno dříve, než předčasné vibrace a broušení mohou snadno způsobit praskání za studena.

4. Nesprávný proces tepelného zpracování: Nadměrná rychlost ohřevu nebo ochlazování: Zejména během žíhání a normalizačního zpracování, pokud je ohřev nebo ochlazování nerovnoměrné, bude generovat obrovské napětí při tepelném zpracování, které se překryje s původním licím napětím a způsobí praskání.

Trhlina při kalení: Jedná se o speciální formu praskání za studena, která vytváří martenzit vysoké tvrdosti díky rychlé rychlosti ochlazování kalení, doprovázené obrovským strukturálním napětím, takže je velmi snadné prasknout.

Shrnutí a nápady na řešení

Pokud jsou v ocelových odlitcích nalezeny trhliny, měly by být příčiny systematicky zkoumány z následujících hledisek:

1. Chemické složení: Přísně kontrolujte obsah škodlivých prvků jako S a P.

2. Proces tavení: Ke snížení obsahu plynů a vměstků v roztavené oceli se používají metody rafinace. 3. Struktura odlitku: Optimalizujte konstrukci, abyste se vyhnuli náhlým změnám tloušťky stěny a použijte zaoblené přechody.

4. Proces odlévání: vtokový a stoupací systém: Přiměřeně navržený tak, aby bylo dosaženo postupného tuhnutí nebo současného tuhnutí, aby se zabránilo místnímu přehřátí. Formovací písek/jádrový písek: Zajistěte dostatečnou poddajnost a skládací. Studená žehlička a stoupačka: Správné použití pro řízení sekvence chlazení.

5. Odstraňování písku a čištění: Zajistěte, aby byly odlitky ochlazeny na dostatečně nízkou teplotu (např. pod 400 °C) v pískové formě před balením do krabice. Při řezání nálitků a opravách svařováním je také nutné zabránit vytváření nových pnutí.

6. Proces tepelného zpracování: Vytvořte přiměřené specifikace tepelného zpracování, zejména řiďte rychlost ohřevu a chlazení. U složitých dílů nebo dílů z vysoce legované oceli použijte postupné zahřívání a pomalé chlazení.

K přesnému určení konkrétní příčiny je často nutné kombinovat makroskopickou a mikroskopickou morfologickou analýzu trhlin (metalografické vyšetření), přezkoumání procesu a analýzu chemického složení, aby bylo možné učinit komplexní úsudek.