筆者所在的企業(yè)是生產(chǎn)各種
調(diào)節(jié)閥的專業(yè)廠家，其中鑄件主要是高壓閥體，口徑DN32~DN200。鑄件材料多為不銹鋼和碳鋼。鑄件的設(shè)計承壓從ANSI900~2500打壓要求高，實際鑄件生產(chǎn)過程中由于裂紋而使打壓檢驗不合格率幾乎達到40%。因此，研究
高壓調(diào)節(jié)閥體類鑄件裂紋產(chǎn)生的原因并提出預(yù)防和解決措施是亟待解決的重要課題。
一、裂紋產(chǎn)生原因分析
鑄件在凝固后期固相已形成完整的骨架并開始線收縮，直至冷卻到室溫時，仍繼續(xù)進行收縮。當(dāng)鑄件線收縮受到阻礙時，就可能發(fā)生熱裂、冷裂等裂紋缺陷。
1、鑄件的熱裂
鑄件在凝固后期線收縮受到阻礙時，可能產(chǎn)生裂紋，由于這種裂紋是在高溫下產(chǎn)生的，因而稱之為熱裂。
A、熱裂的特征
裂口形狀曲折而不規(guī)則，表面呈氧化色，這種裂紋總是沿著晶界產(chǎn)生。
B、熱裂的形成過程和原理
鑄件在凝固期間固相骨架已經(jīng)形成，在進行線收縮時遇到鑄型（芯）的阻礙，使鑄件產(chǎn)生的收縮應(yīng)力超過金屬在該溫度下的強度極限，鑄件就會斷裂。收縮應(yīng)力的大小主要決定于鑄件的實際收縮量和鑄型的變形量。如鑄型中的有機粘結(jié)劑燃燒使強度減小，則變形量可以增大；鑄件收縮受到的阻力相對減小，使實際收縮量增大，則收縮應(yīng)力即可減小。試驗發(fā)現(xiàn)：金屬在固相線附近收縮量大，此時金屬的強度最低，而型砂表層溫度雖高但內(nèi)層溫度仍較低，退讓性較差，故產(chǎn)生較大的收縮應(yīng)力，當(dāng)收縮應(yīng)力超過強度極限或阻礙收縮的量超過伸長率時就會在鑄件最脆弱的地方產(chǎn)生熱裂。
C、影響熱裂的因素
熱裂主要與金屬的性質(zhì)、鑄型的阻力、鑄件的結(jié)構(gòu)及澆注系統(tǒng)和冒口設(shè)計有關(guān)。
（1）金屬的性質(zhì)對形成熱裂的影響主要取決于金屬在形成熱裂溫度范圍內(nèi)的絕對收縮量和強度。當(dāng)鑄造合金在凝固溫度范圍內(nèi)已形成完整的結(jié)晶骨架時，即表現(xiàn)出明顯的強度。合金在凝固過程中，自固相線溫度至有足夠強度的溫度之間距離越小，在此溫度范圍內(nèi)合金的絕對收縮量越小，鑄件所產(chǎn)生的收縮應(yīng)力也就較小，而此時合金抵抗收縮的強度則較大，故形成熱裂的可能性越小。因此一切可能擴大凝固溫度范圍的雜質(zhì)都會促使熱裂的形成。例如鋼中含有的S、P等雜質(zhì)，一方面降低了鋼的高溫強度，另一方面降低固相線溫度，故熱裂的廢品傾向增加。
（2）鑄件在凝固后期線收縮受到鑄型的阻力越大，鑄件越容易產(chǎn)生熱裂。因此鑄型的退讓性好，形成熱裂的傾向就小。
（3）閥體熱裂以內(nèi)裂居多，內(nèi)裂產(chǎn)生于鑄件內(nèi)部的縮孔和縮松處，所以內(nèi)裂總是與縮孔和縮松相伴而生。高壓閥體類鑄件結(jié)構(gòu)特點是壁厚不均勻，局部肥厚的熱節(jié)部位多，比較容易產(chǎn)生縮松，因此裂紋形成的概率較高。
（4）澆注溫度影響鑄件的凝固速度，因而也影響熱裂傾向。通常認為澆注工藝的選擇視鑄件的厚薄而定。對于薄壁鑄件要求較高的澆注溫度和較快的澆注速度，既保證合金的流動性又可減緩鑄件的凝固速度，從而減小鑄件的熱裂傾向；對于厚壁鑄件則應(yīng)采用較低的澆注速度和溫度，以免造成因澆注溫度過高而導(dǎo)致縮孔體積增大、晶粒粗大及偏析等而使熱裂產(chǎn)生。
2、鑄件的冷裂
冷裂是在較低溫度下形成的，鑄造應(yīng)力超過金屬的強度極限時鑄件產(chǎn)生冷裂。尤其是P元素具有冷脆性，如果鋼中含有過高的P和C[w（C）>0.3%，w（P）>0.1%]，容易形成磷共晶和碳化物，使鋼的沖擊韌度劇烈降低。
二、裂紋的預(yù)防
1、優(yōu)化鑄件的結(jié)構(gòu)
壁厚相差不能太大，要用圓弧過度，鑄造圓角不得小于R5。壁厚相差太大的結(jié)構(gòu)采用加輔助工藝筋或者加放冷鐵的方法。
2、改進鑄造工藝
①要改善型砂和芯砂的退讓性，必要時加入改性添加劑，對于閥體類鑄件，砂芯內(nèi)必須填充木屑類易燃物，提高退讓性。
②遵循順序凝固原則，保證鑄件遠離冒口部分最先凝固，最后才是冒口本身凝固；為此內(nèi)澆道一般從閥體左右法蘭設(shè)置對應(yīng)明冒口部位引入。
③開箱溫度要控制好，要保證閥體類鑄件溫度低于350℃后再開箱。防止高溫出箱，出箱后嚴禁采用強制冷卻方式。
3、控制化學(xué)成分與澆注溫度
嚴格控制w（P）量、w（S）量和w（C）量，一般采取控制范圍的下限；澆注溫度一般也應(yīng)偏下限，并且提倡低溫快澆。
4、控制熱處理過程
裝爐時爐溫與鑄件的溫差是影響裂紋產(chǎn)生的一個重要因素，鑄件入爐后要保溫1~1。5h后再升溫。低溫階段（650℃以下）的升溫速度一般不應(yīng)超過50℃/h，以防止升溫太快造成鑄件開裂。
三、結(jié)論
經(jīng)過現(xiàn)場試驗表明：只要按照以上方法控制好各個要素，鑄件的裂紋缺陷就能夠得到有效的控制和解決。
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