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樹脂砂鑄鋼件產(chǎn)生熱裂缺陷的原因及其防止措施

用樹脂砂生產(chǎn)薄壁、形狀復(fù)雜的鑄鋼件時(shí)，容易產(chǎn)生的一種缺陷是熱裂。其原因有三：
1、使用樹脂砂流動性好，易緊實(shí)；樹脂加入量少，砂粒上包覆的粘結(jié)劑膜薄，這樣砂粒受熱膨脹，砂芯、砂型的熱膨脹率會比水玻璃砂芯（型）高。
2、樹脂砂受熱后，在還原性氣氛下樹脂炭化結(jié)焦而形成堅(jiān)硬的焦炭骨架，能提高砂芯熱強(qiáng)度（如1000℃時(shí)樹脂砂的抗壓強(qiáng)度是水玻璃砂的5~10倍），嚴(yán)重阻礙砂芯（型）退讓。呋喃樹脂中糠醇的含量越高（氮含量越低），鑄件的熱裂傾向越大，因?yàn)榭反继岣吡藰渲臒岱纸鉁囟龋档土藰渲臒岱纸馑俣?，從而降低了砂型或砂芯的潰散性，使砂型或砂芯更加阻礙鑄件收縮，造成鑄件熱裂傾向加重。由于鑄鋼凝固時(shí)液一固兩相區(qū)的區(qū)間較寬，因此呋喃樹脂砂鑄鋼時(shí)更易產(chǎn)生熱裂缺陷，尤其是框架結(jié)構(gòu)件。
3、用呋喃樹脂砂時(shí)，采用對甲苯磺酸作催化劑會增硫，從而加大熱裂傾向性。
高溫金屬凝固時(shí)產(chǎn)生的收縮受到砂芯（型）較大的阻力，使鑄件產(chǎn)生應(yīng)力和變形，而合金表面增硫，又降低了抗熱裂的能力。當(dāng)應(yīng)力或變形超過合金在該溫度下的強(qiáng)度極限或變形能力時(shí)，就會形成熱裂。
為使樹脂砂，尤其呋喃樹脂砂避免或減少熱裂，可采取以下幾個(gè)方面的措施：
1、合金方面
（1）控制鑄件的含硫量，宜在0.03%以下，并且避免鑄件中出現(xiàn)Ⅱ型硫化物。（鑄鋼件中的硫化物呈三種形態(tài)，即Ⅰ型、Ⅱ型和Ⅲ型，其中Ⅱ型的硫化物沿晶界分布，呈斷續(xù)狀，容易引起鑄件熱裂。）通過調(diào)整錳硫比來改變硫的分布型態(tài)。
（2）對于碳鋼件，應(yīng)使S+P≤0.07%，因?yàn)榱蚺c磷的疊加作用，使熱裂傾向性增加。
（3）用A1脫氧時(shí)，應(yīng)將鋁的殘留量A1殘留控制≤0.1%；過高的A1殘量，有利于形成A12S3，甚至可能形成A1N，使鋼的斷口呈現(xiàn)“巖石狀”，大大降低鑄鋼件的抗熱裂能力。
（4）使鋼的晶粒能細(xì)化。如在鋼液中加入稀土和硅鈣，既可脫氧、脫硫，又可以細(xì)化晶粒。對NiCrMoV鋼的測定表明：在相同的條件下，經(jīng)稀土+硅鈣處理的鋼液，較之未處理的鋼液，其抗裂能力高2倍以上。
2、鑄造工藝方面
（1）在滿足鑄件的充填性的要求時(shí)，盡量降低鋼液的澆注溫度。對0.19%C的碳鋼，在1550℃時(shí)澆注比在1600℃時(shí)澆注，其抗熱裂能力幾乎高一倍。
（2）對于薄壁鑄件，宜采用較高的澆注速度。如對某鑄鋼件，重量為 125Kg，壁厚為15mm，澆注時(shí)間為14秒時(shí)不出現(xiàn)熱裂；延長至40秒就觀察到裂紋。
（3）在鑄件易發(fā)生裂紋處設(shè)置防裂筋，是防止鑄鋼件熱裂的有效措施。具體辦法參閱文獻(xiàn)[ ]。
（4）及時(shí)松箱，也有助于減少熱裂，因?yàn)榭梢詼p少鑄件的收縮應(yīng)力。
3、造型材料方面
（1）降低樹脂加入量，或?qū)渲男?，使樹脂具有熱塑性，讓呋喃樹脂在高溫時(shí)不結(jié)焦或少結(jié)焦，從而保證其有良好的高溫容讓性。
（2）在呋喃樹脂砂中加入附加物，使樹脂砂具有熱塑性；或者在收縮受阻嚴(yán)重處，加入木粉、泡沫珠粒；或者在鑄型中相應(yīng)部位放塑性好的退讓塊，提高其高溫退讓性。
（3）采用磷酸固化劑。因?yàn)榛撬犷惞袒瘎┤菀滓痂T件表面滲硫，在鑄件表面引起微裂紋，成為龜裂源。
（4）使用熱膨脹系數(shù)較小的造型材料，如用鉻鐵礦砂等代替石英砂等。
（5）減薄砂芯（型）的砂層厚度，如采用中空砂芯。例如：某類閥門鑄件，僅僅通過減薄型芯砂層厚度，改變芯骨的連接方法，就消除了鑄件的熱裂缺陷。
（6）在易產(chǎn)生裂紋的地方合理使用冷鐵或找其它激冷措施。
（7）采用能有效減少滲硫的涂料。
4、鑄件結(jié)構(gòu)方面
鑄件的形狀與尺寸，是由設(shè)計(jì)者決定的，生產(chǎn)方無法改變。但是，對于園角的大小，壁厚過渡處的處理等，可以與有關(guān)設(shè)計(jì)部門協(xié)商，按照鑄造生產(chǎn)要求作適當(dāng)修改。
上述幾方面的因素對鑄鋼件熱裂都有影響，但對于某一具體鑄件，可能只有其中的部分因素是主要的。