Causes et solutions de fissures dans les pièces moulées en acier
2025-08-27 17:44:12 Hits:0
Causes et solutions de fissures dans les pièces moulées en acier
Les fissures sont l'un des défauts les plus courants et les plus gênants dans la production de coulée en acier. Ils compromettent non seulement les performances de la coulée, mais peuvent également entraîner un abandon. Essentiellement, les fissures se produisent lorsque les contraintes internes (principalement la contrainte thermique et la contrainte de rétrécissement) dépassent la résistance du matériau à une température donnée. Selon le stade de la formation, les fissures sont généralement classées enfissures chaudesetfissures froides.
I. fissures chaudes
Les fissures chaudes apparaissent généralement au stade final de la solidification ou peu de temps après la solidification, lorsque l'acier est dans un état de coexistence solide-liquide. À ce stade, le matériau a une très faible résistance et ductilité, ce qui le rend très sensible à la fissuration.
Plage de température: près de la ligne solide, environ 1300–1450 ° C.
Caractéristiques: Les surfaces de fracture sont oxydées, souvent sombres ou bleuâtre, avec des formes irrégulières et tortueuses.
Causes principales:
Conception de coulée: Les variations significatives de l'épaisseur de la paroi et des transitions nettes créent un refroidissement inégal et une contrainte thermique sévère.
Système de déclenchement déraisonnable: Les ingénients mal positionnés ou trop concentrés provoquent une surchauffe localisée, conduisant à la fissuration pendant la solidification finale sans alimentation appropriée.
Mauvaise collapsibilité du moulage / sable noyau: Une forte résistance au sable empêche la contraction libre de la coulée, générant des contraintes de traction.
Composition chimique:
Les teneurs élevées en soufre (S) et en phosphore (P) forment des composés à faible point de fusion aux joints de grains, affaiblissant la cohésion et augmentant la tendance à la fissuration chaude.
Le carbone excessif (c) élargit la plage de température de solidification et favorise les structures dendritiques grossières, également défavorables à la résistance aux fissures.
Utilisation inappropriée des contreventes et des frissons: Dimensions incorrectes du cou collante ou des frissons mal positionnés aggraver le refroidissement inégal.
Ii Fissures froides
Les fissures froides se forment après une solidification complète, généralement lorsque la coulée se refroidit en dessous de 600 ° C. À ce stade, l'acier est dans un état élastique et les fissures sont principalement causées par des contraintes résiduelles.
Plage de température: en dessous de 600 ° C.
Caractéristiques: Les surfaces de fracture semblent propres, métalliques, parfois avec une oxydation légère. Les fissures sont généralement droites et continues.
Causes principales:
Facteurs de stress:
Stress thermique des taux de refroidissement inégaux.
Stress de rétrécissement dû aux restrictions des moisissures, des noyaux, des systèmes de colonne montante ou des supports de boîte.
Stress de transformation à partir des changements de phase, tels que la transformation de l'austénite en martensite avec une expansion de volume.
Mauvaise qualité métallurgique:
Une teneur élevée en gaz, en particulier l'hydrogène, peut provoquer une «fissuration induite par l'hydrogène».
Les inclusions excessives agissent comme des concentrateurs de contraintes, réduisant la résistance aux fissures.
Shakeout prématuré: Le retrait des moulages du moule avant le refroidissement à une température sûre (en dessous de ~ 400 ° C) peut déclencher la fissuration.
Traitement thermique inapproprié:
Un chauffage ou un refroidissement rapide introduit des contraintes thermiques excessives.
Les fissures de trempe sont une forme typique de fissures froides, causées par la transformation martensitique et la contrainte de volume associée.
Iii. Prévention et solutions
Lorsque les fissures se produisent, les causes doivent être tracées systématiquement, de la composition des matériaux au contrôle des processus. Les approches clés comprennent:
Composition chimique: limiter strictement des éléments nuisibles tels que S et P; Ajustez le contenu du carbone de manière appropriée.
Processus de raffinage: Adopter le raffinage secondaire pour réduire les gaz et les inclusions.
Conception de coulée: Évitez les changements abrupteurs de l'épaisseur de la paroi; Utilisez des transitions et des filets lisses pour réduire la concentration de stress.
Optimisation du processus:
Concevez un système de déclenchement et d'alimentation approprié pour obtenir une solidification séquentielle ou équilibrée.
Assurez-vous que le moulage / le sable noyau a une bonne collapsibilité.
Appliquez correctement les contreventes et les refroidissements pour contrôler la séquence de refroidissement.
Secouer et nettoyer: retarder l'élimination du moule jusqu'à ce que la coulée refroidit suffisamment (en dessous de 400 ° C) et évitez l'introduction de contrainte pendant les réparations de coupe ou de soudage.
Traitement thermique: établir des taux de chauffage et de refroidissement appropriés; Pour les pièces moulées complexes ou les aciers en alliage, utilisez le chauffage des pas et le refroidissement lent contrôlé.
Iv. Conclusion
Les fissures dans les pièces moulées en acier sont généralement le résultat de plusieurs facteurs d'interaction. Une identification correcte du type de fissure et de la cause racine nécessite une combinaison deObservation de surface de fracture, analyse métallographique, revue des processus et tests chimiques. Ce n'est qu'en optimisant chaque étape - de la sélection des matières premières à la conception du moulage et au post-traitement - peut être considérablement réduite, assurant une qualité de coulée plus élevée.
