Quali sono le cause dei difetti di fessurazione dell'acciaio fuso?

Il verificarsi di difetti legati a cricche nelle parti in acciaio fuso è un problema molto comune e complesso, che coinvolge l'intera catena produttiva dalla fusione, dal processo di colata al successivo trattamento. Le crepe sono fondamentalmente causate da stress interni (principalmente stress termici e da ritiro) che superano il limite di resistenza del materiale a quella temperatura.

Solitamente le crepe si dividono in due categorie: crepe calde e crepe fredde.

1、 La cracking a caldo si verifica nella fase avanzata o subito dopo la solidificazione dell'acciaio fuso, quando il metallo si trova in uno stato di coesistenza solido-liquido con bassa resistenza e plasticità. Temperatura di comparsa: solitamente in prossimità della linea del solidus (intorno a 1300-1450°C). Caratteristiche: La sezione della fessura è fortemente ossidata, appare nera o blu, con forma tortuosa ed irregolare.

causa principale:

1. Progettazione strutturale dei getti: differenze eccessive nello spessore delle pareti e transizioni irregolari nelle connessioni provocano un raffreddamento non uniforme e uno stress termico significativo.

2. Progettazione irragionevole del sistema di colata: il canale di colata è troppo concentrato o posizionato in modo errato, con conseguente surriscaldamento locale, che alla fine solidifica in quella zona

Impossibile ricevere compressione e supporto.

3. Scarso ritiro dello stampo/nucleo in sabbia: la resistenza dello stampo in sabbia è troppo elevata, il che ne ostacola il ritiro libero durante la solidificazione e il ritiro della fusione, con conseguente stress da trazione e fessurazioni. Questo è un motivo molto comune.

4. Composizione chimica della lega: alto contenuto di elementi nocivi come zolfo (S) e fosforo (P): formano solfuri e fosfuri a basso punto di fusione, formando film sottili liquidi ai bordi dei grani, indebolendo notevolmente la forza di legame intergranulare e sono fattori estremamente importanti che portano al cracking termico. Contenuto di carbonio (C): con un elevato contenuto di carbonio, l'intervallo di temperature di solidificazione diventa più ampio, i dendriti diventano grossolani e vi è una maggiore tendenza al cracking termico. 5. Uso improprio del ferro di raffreddamento e del montante: se il collo del montante è troppo lungo o troppo corto e il ferro di raffreddamento non è posizionato correttamente, si aggraverà il raffreddamento irregolare.

2、 La fessurazione a freddo si verifica dopo che il getto si è completamente solidificato e raffreddato fino a raggiungere uno stato elastico, solitamente nella fase a bassa temperatura inferiore a 600 ° C. Temperatura di verificarsi: temperatura inferiore. Caratteristiche: la sezione della fessura è pulita, con lucentezza metallica o leggero colore di ossidazione, e la fessura è relativamente diritta e continua a forma di linea retta.

causa principale:

1. Stress eccessivo della fusione: Stress termico: causato da velocità di raffreddamento inconsistenti di varie parti della fusione. Stress da ritiro: ostacoli meccanici al ritiro della colata causati da stampi, anime in sabbia, sistemi di materozze e fermi della scatola. Stress da trasformazione: lo stress generato dalla variazione del volume specifico durante il processo di raffreddamento quando si verifica una trasformazione strutturale (come la trasformazione dell'austenite in martensite).

2. Qualità metallurgica dell'acciaio: un elevato contenuto di gas, in particolare idrogeno (H), può causare "fessurazioni indotte da idrogeno" e ridurre la tenacità del materiale. Esistono molte inclusioni non metalliche: in quanto punti di concentrazione delle tensioni, le inclusioni possono ridurre significativamente la robustezza e la resistenza alla rottura dei materiali.

3. Levigatura prematura durante l'inscatolamento: il getto non è ancora raffreddato a una temperatura sufficientemente bassa e lo stress interno non viene completamente eliminato prima che vibrazioni e levigatura premature possano facilmente causare fessurazioni a freddo.

4. Processo di trattamento termico inadeguato: velocità di riscaldamento o raffreddamento eccessiva: soprattutto durante il trattamento di ricottura e normalizzazione, se il riscaldamento o il raffreddamento non sono uniformi, genererà un enorme stress da trattamento termico, che si sovrapporrà allo stress di fusione originale e causerà fessurazioni.

Crepa da tempra: questa è una forma speciale di cracking a freddo, che forma martensite ad alta durezza a causa della rapida velocità di raffreddamento della tempra, accompagnata da un enorme stress strutturale, che la rende molto facile da rompere.

Riepilogo e idee di soluzione

Quando si riscontrano crepe nelle parti in acciaio fuso, le ragioni dovrebbero essere indagate sistematicamente dai seguenti aspetti:

1. Composizione chimica: controllare rigorosamente il contenuto di elementi nocivi come S e P.

2. Processo di fusione: i metodi di raffinazione vengono utilizzati per ridurre il contenuto di gas e inclusioni nell'acciaio fuso. 3. Struttura di fusione: ottimizzare il design per evitare cambiamenti improvvisi nello spessore delle pareti e utilizzare transizioni arrotondate.

4. Processo di fusione: sistema di materozza e montante: progettato ragionevolmente per ottenere una solidificazione sequenziale o una solidificazione simultanea, evitando il surriscaldamento locale. Sabbia per modellatura/nucleo: garantire sufficiente resa e collassabilità. Ferro freddo e alzata: uso corretto per controllare la sequenza di raffreddamento.

5. Rimozione e pulizia della sabbia: assicurarsi che i pezzi fusi siano raffreddati a una temperatura sufficientemente bassa (ad esempio inferiore a 400 ° C) nello stampo in sabbia prima dell'inscatolazione. Durante il taglio dei montanti e le riparazioni di saldatura è inoltre necessario evitare di generare nuove tensioni.

6. Processo di trattamento termico: sviluppare specifiche ragionevoli per il trattamento termico, in particolare controllare le velocità di riscaldamento e raffreddamento. Per parti complesse o parti in acciaio altamente legato, adottare un metodo di riscaldamento graduale e raffreddamento lento.

Per determinare con precisione la causa specifica, è spesso necessario combinare l'analisi morfologica macroscopica e microscopica delle cricche (esame metallografico), la revisione del processo e l'analisi della composizione chimica per esprimere un giudizio completo.