Dökme çelik çatlak kusurlarının nedenleri nelerdir?

Dökme çelik parçalarda çatlak kusurlarının oluşması, eritme, döküm prosesinden sonraki işlemlere kadar tüm üretim zincirini kapsayan çok yaygın ve karmaşık bir sorundur. Çatlaklar temel olarak malzemenin o sıcaklıktaki dayanım sınırını aşan iç gerilimlerden (temel olarak termal ve büzülme gerilimleri) kaynaklanır.

Genellikle çatlaklar iki kategoriye ayrılır: sıcak çatlaklar ve soğuk çatlaklar.

1、 Sıcak çatlama, metalin düşük mukavemet ve plastisite ile katı-sıvı bir arada bulunma durumunda olduğu geç aşamada veya erimiş çeliğin katılaşmasından kısa bir süre sonra meydana gelir. Oluşma sıcaklığı: genellikle katılaşma çizgisine yakın (1300-1450°C civarı). Özellikler: Çatlak bölümü ciddi şekilde oksitlenmiş, siyah veya mavi renkte, kıvrımlı ve düzensiz bir şekle sahip.

ana sebep:

1. Dökümlerin yapısal tasarımı: Duvar kalınlığındaki aşırı farklılıklar ve bağlantılardaki eşit olmayan geçişler, eşit olmayan soğumaya ve önemli termal strese neden olur.

2. Dökme sisteminin mantıksız tasarımı: Yolluk çok konsantre veya yanlış konumlandırılmış, bu da yerel aşırı ısınmaya neden oluyor ve bu da sonunda o bölgede katılaşıyor.

Sıkıştırma ve destek alınamıyor.

3. Kum kalıbın/göbeğin yetersiz geri çekilmesi: Kum kalıbın mukavemeti çok yüksektir, bu da dökümün katılaşması ve büzülmesi sırasında serbest büzülmesini engeller, bu da çekme gerilimine ve çatlamaya neden olur. Bu çok yaygın bir nedendir.

4. Alaşımın kimyasal bileşimi: Kükürt (S) ve fosfor (P) gibi zararlı elementlerin yüksek içeriği: Düşük erime noktalı sülfitler ve fosfitler oluştururlar, tane sınırlarında sıvı ince filmler oluştururlar, tanecikler arası bağlanma kuvvetini büyük ölçüde zayıflatırlar ve termal çatlamaya yol açan son derece önemli faktörlerdir. Karbon (C) içeriği: Yüksek karbon içeriğiyle katılaşma sıcaklığı aralığı genişler, dendritler kabalaşır ve termal çatlama eğilimi artar. 5. Yükseltici ve soğutma demirinin yanlış kullanımı: Yükseltici boynunun çok uzun veya çok kısa olması ve soğutma demirinin düzgün yerleştirilmemesi, eşit olmayan soğutmayı şiddetlendirecektir.

2、 Soğuk çatlama, döküm tamamen katılaştıktan ve elastik bir duruma soğuduktan sonra, genellikle 600 ° C'nin altındaki düşük sıcaklık aşamasında meydana gelir. Oluşma sıcaklığı: daha düşük sıcaklık. Özellikler: Çatlak bölümü temiz, metalik parlaklık veya hafif oksidasyon rengine sahiptir ve çatlak nispeten düz ve düz bir çizgi şeklinde süreklidir.

ana sebep:

1. Aşırı döküm gerilimi: Termal gerilim: dökümün çeşitli parçalarının tutarsız soğuma hızlarından kaynaklanır. Büzülme stresi: Kalıplar, kum maçaları, yolluk sistemleri ve kutu durdurucuların neden olduğu döküm büzülmesine yönelik mekanik engeller. Dönüşüm stresi: Yapısal bir dönüşüm (östenitin martenzite dönüşmesi gibi) gerçekleştiğinde soğuma işlemi sırasında spesifik hacmin değişmesiyle oluşan stres.

2. Çeliğin metalurjik kalitesi: Yüksek gaz içeriği, özellikle hidrojen (H), "hidrojenin neden olduğu çatlamaya" neden olabilir ve malzemenin dayanıklılığını azaltabilir. Pek çok metalik olmayan kalıntı vardır: Gerilim yoğunlaşma noktaları olarak kalıntılar, malzemelerin mukavemetini ve çatlama direncini önemli ölçüde azaltabilir.

3. Kutulama sırasında erken zımparalama: Döküm henüz yeterince düşük bir sıcaklığa soğutulmamıştır ve erken titreşim ve zımparalama kolayca soğuk çatlamaya neden olmadan önce iç gerilim tamamen ortadan kaldırılmamıştır.

4. Uygun olmayan ısıl işlem süreci: Aşırı ısıtma veya soğutma hızı: Özellikle tavlama ve normalleştirme işlemi sırasında, eğer ısıtma veya soğutma eşit değilse, büyük ısıl işlem stresi üretecektir, bu da orijinal döküm geriliminin üzerine binecek ve çatlamaya neden olacaktır.

Söndürme çatlağı: Bu, su vermenin hızlı soğuma hızı nedeniyle yüksek sertlikte martenzit oluşturan ve büyük yapısal gerilimin eşlik ettiği, çatlamayı çok kolaylaştıran özel bir soğuk çatlama şeklidir.

Özet ve çözüm fikirleri

Dökme çelik parçalarda çatlaklar tespit edildiğinde nedenleri sistematik olarak aşağıdaki yönlerden araştırılmalıdır:

1. Kimyasal bileşim: S ve P gibi zararlı elementlerin içeriğini kesinlikle kontrol edin.

2. Eritme işlemi: Erimiş çelikteki gazların ve kalıntıların içeriğini azaltmak için rafinasyon yöntemleri kullanılır. 3. Döküm yapısı: Duvar kalınlığındaki ani değişiklikleri önlemek ve yuvarlak geçişler kullanmak için tasarımı optimize edin.

4. Döküm işlemi: yolluk ve yükseltici sistemi: Yerel aşırı ısınmayı önleyerek sıralı katılaşma veya eşzamanlı katılaşma elde etmek için makul şekilde tasarlanmıştır. Kalıplama kumu/ maça kumu: Yeterli akma ve çökebilirlik sağlayın. Soğuk ütü ve yükseltici: Soğutma sırasını kontrol etmek için doğru kullanım.

5. Kumun uzaklaştırılması ve temizlenmesi: Dökümlerin kutulamadan önce kum kalıbında yeterince düşük bir sıcaklığa (400°C'nin altı gibi) soğutulduğundan emin olun. Yükselticileri keserken ve kaynak onarımlarında yeni gerilimlerin oluşmasını önlemek de gereklidir.

6. Isıl işlem süreci: Makul ısıl işlem özellikleri geliştirin, özellikle ısıtma ve soğutma oranlarını kontrol edin. Karmaşık parçalar veya yüksek alaşımlı çelik parçalar için kademeli ısıtma ve yavaş soğutma yöntemini benimseyin.

Spesifik nedeni doğru bir şekilde belirlemek için, kapsamlı bir karara varmak amacıyla genellikle çatlakların makroskopik ve mikroskobik morfoloji analizini (metalografik inceleme), süreç incelemesini ve kimyasal bileşim analizini birleştirmek gerekir.