70. Трещины горячие и холодные. Процесс образования горячих трещин в отливках.

В зависимости от температурных условий образования трещины подразделяются на горячие и холодные. Горячие трещины обычно имеют усадочное происхождение и возникают в интервале температур затвердевания сплава. Они проходят по границам макрозерна и имеют неровную окисленную поверхность, на которой иногда видны дендри-ты. В крупных дендритах горячие трещины могут образовываться по периферии дендритных ячеек. Холодные трещины возникают вследст­вие высоких внутренних напряжений в отливке. Они обычно имеют гладкую светлую или зернистую поверхность с цветами побежалости.

Зарождение и развитие трещин в отливках определяются четырь­мя группами факторов: 1) податливостью формы, а также ее тешюфизи-ческими свойствами и конструкцией; 2) конструкцией отливки (наличи­ем тепловых узлов и сочетанием различных сечений, способом подвода металла и т.д.); 3) условиями формирования отливки, определяющими последовательность затвердевания ее частей, а также возможность по­лучения заданной макро- и микроструктуры сплава; 4) усадочными, ме­ханическим и теплофизкческими свойствами, а также характером его кристаллизации. Технологические условия литья влияют путем измене­ния кинетики формирования отливки.

Наиболее характерны для отливок горячие трещины, кинетика образования которых изучалась А.А. Бочкаревым, Г.Т. Гудковым и их учениками. Было установлено, что горячие трещины зарождаются с мо­мента перехода сплава в твердожидкое состояние при температуре ниже температуры образования твердого скелета 1_СК и начала свободной ли­нейной усадки, то есть в эффективном интервале затвердевания. Горя­чие трещины образуются вследствие торможения свободной усадки со стороны формы или стержней и локализации возникающей при этом деформации растяжения. Склонносгь сплавов к образованию трещин связана с шириной температурного интервала кристаллизации. Формирование усадочных напряжений а_ус происходит в период прохождения сплавом эффектив­ного интервала затвердевания, причем максимум сг_ус соответствует мак­симуму А1₃аг_В³*- В то же время из-за образования жидких прослоек по границам зерен запас пластичности \|/ в этих сплавах минимален (рис. 5.30). В связи с этим сплавы склонны к образованию горячих трещин и имеют минимальную трещиноустойчивость.

В системах с небольшой растворимостью в твердом состоянии сплавы с минимальной трещиноустойчивостью имеют концен­трацию вблизи С_р, в системах со значительной растворимостью набольшее количество трещин отмечается в сплавах с концен­трацией меньше С_р, то есть соответствует точке С'_р. В чистых металлах и узкоинтервальных сплавах с большим количеством эвтектики разви­вается последовательная кристаллизация, дендриты не разделяются прослойками жидкой фазы, трещиноустойчивость имеет максимальные значения. Развитие горячих трещин зависит также от макро- и микро структуры сплавов. Наибольшей трещиноустойчивостью обладает рав­номерная мелкозернистая макро- и микроструктура, значительно мень­шей - крупнозернистая равновесная структура

Борьба с горячими трещинами большей частью осуществляется технологическим путем (увеличением податливости форм, изменением конструкции отливки и т.д.), так как марка сплава обусловлена техноло­гическими условиями и не может произвольно изменяться. Однако нельзя недооценивать роль структуры и свойств сплава. Незначитель­ные изменения химического состава (в пределах допуска), снижение со­держания вредных примесей, введение небольших технологических до­бавок, модифицирование - все это может значительно увеличить тре-щиноустойчивость сплава и резко снизить брак по горячим трещинам без изменения технологии изготовления формы и конструкции отливки или тепловых условий ее формирования.

Рис 5.30. Изменение усадочных свойств сплавов в эвтектической системе; бус_ус — усадочные напря­жения; Е — деформация; Ф — запас пластичности; n - склонность к образованию горячих трещин