第十章铸件的热裂10-1概述基本概念热裂：铸件在凝固过程中和随后在固相线附近收缩时，由于外力或内应力或二者作用的结果，使铸件发生的裂纹。热裂外观特征：裂纹表面呈氧化色；不光滑；有树枝晶裂纹产生区：沿晶界产生和发展热裂分布：外裂和内裂外裂分布及特征：铸件表面；表面宽，内部窄；产生于铸件的拐角、截面厚度突变或局部冷凝慢且在凝固时承受拉应力的地方。内裂分布及特征：沿晶分布；产生于铸件内部最后凝固的部位，也出现在缩孔附近或缩孔尾部。热裂的危害：严重影响机械性能；严重裂纹扩展使铸件断裂。热裂补救措施：外裂——补焊内裂——无良好办法10-2热裂形成的温度范围及形成机理一、热裂形成的温度范围碳钢产生热裂的温度是在固相线附近，随硫磷含量增高而降低热裂纹是在固相线以上形成，且其形成温度随应变速率的增加而升高图10-7热裂纹是在固相线以上形成的结论：热裂纹是在凝固温度范围内、邻近固相线时形成的，或者说是在有效结晶温度范围内形成的。所谓有效结晶温度范围，其上限指合金形成枝晶骨架，线收缩开始温度，其下限为合金凝固终了温度。二、热裂形成机理形成机理两主要理论1.液膜理论2.强度理论热裂纹形成是由于铸件在凝固末期晶间存在液膜和铸件在凝固过程中受拉应力共同作用的结果。固相骨架已形成并开始线收缩，由于收缩受阻，铸件中产生应力和变形。当应力或变形超过合金在该温度下的强度极限或变形能力时，铸件便产生裂纹。1.液膜理论液膜是产生热裂纹的根本原因，铸件收缩受阻是产生热裂纹的必要条件。论证推理过程：第一阶段：合金处于液态，可以任意流动，不会产生热裂。第二阶段：合金的温度已经降到液相线以下，析出固相，初期固相枝晶悬浮在液体中，未连成骨架，固相能同液体一起自由流动，合金仍有良好的流动能力，也不产生热裂纹。随着温度下降，固相不断增加，相邻晶粒之间开始接触，但液体在晶粒之间仍可以自由流动，若此时有拉应力存在，一旦产生裂纹，裂纹能被液体充填而愈合。此时合金处于液固态，也不产生裂纹。第三阶段：合金冷却到液相线以下某温度后，枝晶彼此接触，连成骨架，并不断挤在一起，晶间存在液相但很少，液体的流动发生困难。由于晶间结合力弱，在拉应力作用下极易产生晶间裂纹，裂纹一旦产生又很难被液态金属弥合，因此，在该阶段产生热裂的几率最大。此时合金处于固液态。第四阶段：合金处于固态，在固相线附近合金的塑性好，在应力作用下，很容易发生塑性变形，形成裂纹的几率很小。合金热裂倾向与晶间液体的相关关系：晶间液体铺展液膜时，热裂倾向显著增大；晶间液体呈球状而不易铺展时，合金热裂倾向明显减轻。2cos2SLSS晶间液体的形态受界面张力和固液界面张力的平衡关系支配：，液体呈球状。＝膜；，液体在晶间铺展成液oo1800热裂纹形成过程可以分为两种：1）双边角为0。rp当作用于晶粒外力增大时，液膜被拉长，曲率半径变小，附加应力升高。当曲率半径等于液膜厚度一半，附加应力达到最大。液膜再继续变形，曲率半径会增大，附加应力下降，平衡条件遭到破坏，液膜两侧的晶粒急剧分开，形成热裂纹。晶间液膜的表面张力和厚度对抗裂性的影响：液膜的界面张力与合金化学成分、温度以及吸附元素等有关。表面活性物质皆使合金的抗裂性下降。诸如钢中的硫、磷等。液膜的厚度取决于晶粒的大小、铸件的冷却条件和低熔点组成物的含量。晶间存在大量低熔点物质，液膜变厚，且熔点下降，也容易产生裂纹，即厚度越大，越容易产生热裂。2）晶间残存着少量以孤立形式存在的液体在外力作用下，液体汇集部位产生应力集中，当该应力大于合金此时此刻的强度时，形成微裂纹。lW1812cos12SSSSSLW形成液膜的低熔点物质是产生热裂的主要根源。但低熔点物质在合金中的数量超过某一界限以后，反而具有愈合裂纹的作用。即液体在毛细作用下填补了裂纹。2.强度理论铸件在凝固末期，固相骨架已经形成并开始线收缩，由于线收缩受阻，铸件中产生应力和变形。当应力或变形超过合金在该温度下的强度极限或变形能力时，铸件便产生热裂纹。热裂是在“热脆区”...
