¿Cuáles son las causas de los defectos por grietas en el acero fundido?

La aparición de defectos por fisuras en piezas de acero fundido es un problema muy común y complejo, que involucra toda la cadena de producción desde la fundición, el proceso de fundición hasta el posterior tratamiento. Las grietas son causadas fundamentalmente por tensiones internas (principalmente térmicas y de contracción) que superan el límite de resistencia del material a esa temperatura.

Por lo general, las grietas se dividen en dos categorías: grietas calientes y grietas frías.

1. El craqueo en caliente ocurre en la última etapa o poco después de la solidificación del acero fundido, cuando el metal se encuentra en un estado de coexistencia sólido-líquido con baja resistencia y plasticidad. Temperatura de aparición: generalmente cerca de la línea solidus (alrededor de 1300-1450 ° C). Características: La sección de la grieta está severamente oxidada, luciendo negra o azul, con una forma tortuosa e irregular.

causa principal:

1. Diseño estructural de piezas fundidas: las diferencias excesivas en el espesor de la pared y las transiciones desiguales en las conexiones dan como resultado un enfriamiento desigual y un estrés térmico significativo.

2. Diseño poco razonable del sistema de vertido: El bebedero está demasiado concentrado o mal colocado, lo que provoca un sobrecalentamiento local que eventualmente se solidifica en esa zona.

No se puede recibir compresión y soporte.

3. Mala retirada del molde/núcleo de arena: la resistencia del molde de arena es demasiado alta, lo que dificulta su contracción libre durante la solidificación y contracción de la fundición, lo que provoca tensiones de tracción y grietas. Ésta es una razón muy común.

4. Composición química de la aleación: alto contenido de elementos nocivos como azufre (S) y fósforo (P): forman sulfuros y fosfuros de bajo punto de fusión, formando películas delgadas líquidas en los límites de los granos, debilitando en gran medida la fuerza de unión intergranular y son factores extremadamente importantes que conducen al craqueo térmico. Contenido de carbono (C): con un alto contenido de carbono, el rango de temperatura de solidificación se vuelve más amplio, las dendritas se vuelven gruesas y hay una mayor tendencia al craqueo térmico. 5. Uso inadecuado del elevador y de la plancha de enfriamiento: si el cuello del elevador es demasiado largo o demasiado corto y la plancha de enfriamiento no está colocada correctamente, exacerbará el enfriamiento desigual.

2. El craqueo en frío ocurre después de que la pieza fundida se ha solidificado y enfriado completamente a un estado elástico, generalmente en la etapa de baja temperatura por debajo de 600 ° C. Temperatura de aparición: temperatura más baja. Características: La sección de la grieta está limpia, con brillo metálico o ligero color de oxidación, y la grieta es relativamente recta y continua en forma de línea recta.

causa principal:

1. Estrés excesivo de la fundición: Estrés térmico: causado por velocidades de enfriamiento inconsistentes de varias partes de la fundición. Estrés de contracción: obstáculos mecánicos a la contracción de la fundición causados ​​por moldes, núcleos de arena, sistemas de bebederos y topes de caja. Esfuerzo de transformación: El estrés generado por el cambio en el volumen específico durante el proceso de enfriamiento cuando hay una transformación estructural (como la transformación de austenita en martensita).

2. Calidad metalúrgica del acero: El alto contenido de gas, especialmente hidrógeno (H), puede provocar "craqueo inducido por hidrógeno" y reducir la tenacidad del material. Hay muchas inclusiones no metálicas: como puntos de concentración de tensiones, las inclusiones pueden reducir significativamente la resistencia y la resistencia al agrietamiento de los materiales.

3. Lijado prematuro durante el encajonado: la pieza fundida aún no se enfría a una temperatura suficientemente baja y la tensión interna no se elimina por completo antes de que la vibración y el lijado prematuros puedan causar fácilmente agrietamiento en frío.

4. Proceso de tratamiento térmico inadecuado: Velocidad excesiva de calentamiento o enfriamiento: especialmente durante el tratamiento de recocido y normalización, si el calentamiento o enfriamiento es desigual, generará una enorme tensión en el tratamiento térmico, que se superpondrá a la tensión de fundición original y provocará grietas.

Grieta por enfriamiento: esta es una forma especial de craqueo en frío, que forma martensita de alta dureza debido a la rápida velocidad de enfriamiento del enfriamiento, acompañada de una enorme tensión estructural, lo que la hace muy fácil de agrietar.

Resumen e ideas de solución.

Cuando se encuentran grietas en piezas de acero fundido, las razones deben investigarse sistemáticamente desde los siguientes aspectos:

1. Composición química: Controlar estrictamente el contenido de elementos nocivos como S y P.

2. Proceso de fundición: Se utilizan métodos de refinación para reducir el contenido de gases e inclusiones en el acero fundido. 3. Estructura de fundición: Optimice el diseño para evitar cambios repentinos en el espesor de la pared y utilice transiciones redondeadas.

4. Proceso de fundición: sistema de bebedero y mazarota: Razonablemente diseñado para lograr una solidificación secuencial o simultánea, evitando el sobrecalentamiento local. Arena de moldeo/arena para núcleos: Asegúrese de que tenga una fluencia y una capacidad de colapso suficientes. Plancha en frío y contrahuella: Uso adecuado para controlar la secuencia de enfriamiento.

5. Eliminación de arena y limpieza: asegúrese de que las piezas fundidas se enfríen a una temperatura suficientemente baja (por ejemplo, por debajo de 400 ° C) en el molde de arena antes de encajonar. Al cortar contrahuellas y realizar reparaciones con soldadura, también es necesario evitar generar nuevas tensiones.

6. Proceso de tratamiento térmico: desarrolle especificaciones razonables de tratamiento térmico, especialmente controle las velocidades de calentamiento y enfriamiento. Para piezas complejas o piezas de acero de alta aleación, adopte un método de calentamiento por pasos y enfriamiento lento.

Para determinar con precisión la causa específica, a menudo es necesario combinar el análisis de la morfología macroscópica y microscópica de las grietas (examen metalográfico), la revisión del proceso y el análisis de la composición química para emitir un juicio integral.