علل عیوب ترک فولاد ریختگی چیست؟

بروز عیوب ترک در قطعات فولادی ریختگی یک مشکل بسیار رایج و پیچیده است که کل زنجیره تولید از ذوب، فرآیند ریخته گری تا عملیات بعدی را در بر می گیرد. ترک ها اساساً به دلیل تنش های داخلی (عمدتا تنش های حرارتی و انقباضی) بیش از حد مقاومت ماده در آن دما ایجاد می شوند.

معمولاً ترک ها به دو دسته ترک های گرم و ترک های سرد تقسیم می شوند.

1- ترک خوردگی داغ در اواخر مرحله یا اندکی پس از انجماد فولاد مذاب، زمانی که فلز در حالت همزیستی جامد و مایع با استحکام و انعطاف پذیری کم قرار دارد، رخ می دهد. دمای وقوع: معمولاً نزدیک خط جامدوس (حدود 1300-1450 درجه سانتیگراد). ویژگی ها: بخش ترک به شدت اکسید شده، سیاه یا آبی به نظر می رسد، با شکلی پرپیچ و خم و نامنظم.

علت اصلی:

1. طراحی ساختاری ریخته گری: تفاوت بیش از حد در ضخامت دیوار و انتقال ناهموار در اتصالات منجر به خنک کننده ناهموار و تنش حرارتی قابل توجه می شود.

2. طراحی نامعقول سیستم ریختن: اسپرو بیش از حد متمرکز یا نامناسب است که منجر به گرمای بیش از حد موضعی می شود که در نهایت در آن ناحیه جامد می شود.

امکان دریافت فشرده سازی و پشتیبانی وجود ندارد.

3. عقب نشینی ضعیف قالب/هسته ماسه: استحکام قالب ماسه خیلی زیاد است که مانع انقباض آزاد آن در هنگام انجماد و انقباض ریخته گری می شود و در نتیجه تنش کششی و ترک ایجاد می شود. این یک دلیل بسیار رایج است.

4. ترکیب شیمیایی آلیاژ: محتوای بالای عناصر مضر مانند گوگرد (S) و فسفر (P): سولفیدها و فسفیدهای با نقطه ذوب پایین را تشکیل می دهند، لایه های نازک مایع را در مرز دانه ها تشکیل می دهند، نیروی پیوند بین دانه ای را بسیار ضعیف می کنند و عوامل بسیار مهمی هستند که منجر به ترک حرارتی می شوند. محتوای کربن (C): با محتوای کربن بالا، دامنه دمای انجماد گسترده‌تر می‌شود، دندریت‌ها درشت می‌شوند و تمایل بیشتری برای ترک‌خوردگی حرارتی وجود دارد. 5. استفاده نادرست از رایزر و اتو خنک کننده: اگر یقه رایزر خیلی بلند یا خیلی کوتاه باشد و اتو خنک کننده به درستی قرار نگیرد باعث تشدید خنک شدن ناهموار می شود.

2. ترک خوردگی سرد پس از جامد شدن کامل ریخته گری و سرد شدن به حالت کشسان، معمولاً در مرحله دمای پایین زیر 600 درجه سانتیگراد رخ می دهد. دمای وقوع: دمای پایین تر. ویژگی ها: قسمت ترک تمیز، با درخشندگی فلزی یا رنگ اکسیداسیون جزئی و ترک نسبتاً مستقیم و پیوسته به شکل خط مستقیم است.

علت اصلی:

1. تنش بیش از حد ریخته گری: تنش حرارتی: ناشی از نرخ سرد شدن ناسازگار قسمت های مختلف ریخته گری. تنش انقباضی: موانع مکانیکی برای انقباض ریخته گری ناشی از قالب ها، هسته های شن و ماسه، سیستم های اسپرو و ​​توقف جعبه ها. تنش تبدیلی: تنش ناشی از تغییر در حجم خاص در طول فرآیند خنک‌سازی زمانی که یک تبدیل ساختاری وجود دارد (مانند تبدیل آستنیت به مارتنزیت).

2. کیفیت متالورژیکی فولاد: محتوای گاز بالا به ویژه هیدروژن (H) می تواند باعث "ترک خوردن ناشی از هیدروژن" شود و چقرمگی مواد را کاهش دهد. اجزای غیر فلزی زیادی وجود دارد: به عنوان نقاط تمرکز تنش، آخال ها می توانند به طور قابل توجهی استحکام و مقاومت در برابر ترک مواد را کاهش دهند.

3. سنباده زدن زودرس در حین بوکس: ریخته گری هنوز تا دمای کافی پایین خنک نشده است و تنش داخلی به طور کامل از بین نمی رود قبل از ارتعاش زودرس و سنباده زدن می تواند به راحتی باعث ایجاد ترک سرد شود.

4. فرآیند عملیات حرارتی نامناسب: نرخ گرمایش یا سرمایش بیش از حد: به خصوص در طول عملیات بازپخت و نرمال کردن، اگر گرمایش یا سرمایش ناهموار باشد، تنش عملیات حرارتی عظیمی ایجاد می کند که با تنش ریخته گری اولیه قرار می گیرد و باعث ایجاد ترک می شود.

ترک کوئنچینگ: این شکل خاصی از ترک سرد است که به دلیل سرعت سرد شدن سریع کوئنچ، مارتنزیت با سختی بالا را تشکیل می دهد که با تنش ساختاری عظیم همراه است و ترک خوردن آن را بسیار آسان می کند.

خلاصه و ایده های راه حل

هنگامی که ترک در قطعات فولادی ریخته گری یافت می شود، دلایل باید به طور سیستماتیک از جنبه های زیر بررسی شود:

1. ترکیب شیمیایی: محتوای عناصر مضر مانند S و P را به شدت کنترل کنید.

2. فرآیند ذوب: روش های تصفیه برای کاهش محتوای گازها و آخال ها در فولاد مذاب استفاده می شود. 3. ساختار ریخته گری: طراحی را برای جلوگیری از تغییرات ناگهانی در ضخامت دیوار و استفاده از انتقال های گرد بهینه کنید.

4. فرآیند ریخته گری: سیستم اسپرو و ​​رایزر: به طور منطقی برای دستیابی به انجماد متوالی یا انجماد همزمان طراحی شده است، از گرمای بیش از حد موضعی جلوگیری می کند. شن و ماسه قالب گیری / ماسه هسته: از تسلیم و جمع شدن کافی اطمینان حاصل کنید. آهن سرد و رایزر: استفاده مناسب برای کنترل توالی خنک کننده.

5. برداشتن و تمیز کردن شن و ماسه: اطمینان حاصل کنید که قطعات ریخته گری تا دمای کافی پایین (مانند دمای زیر 400 درجه سانتیگراد) در قالب ماسه قبل از بوکس خنک شده باشند. در هنگام برش رایزر و تعمیرات جوش نیز لازم است از ایجاد تنش های جدید خودداری شود.

6. فرآیند عملیات حرارتی: مشخصات عملیات حرارتی معقول را توسعه دهید، به ویژه کنترل نرخ گرمایش و سرمایش. برای قطعات پیچیده یا قطعات فولادی با آلیاژ بالا، از روش گرمایش پله ای و خنک کننده آهسته استفاده کنید.

برای تعیین دقیق علت خاص، اغلب لازم است که تجزیه و تحلیل مورفولوژی ماکروسکوپی و میکروسکوپی ترک ها (بررسی متالوگرافی)، بررسی فرآیند و تجزیه و تحلیل ترکیب شیمیایی را برای قضاوت جامع ترکیب کنیم.