ما هي أسباب عيوب تشققات الفولاذ المصبوب؟

يعد حدوث عيوب الشقوق في أجزاء الفولاذ المصبوب مشكلة شائعة ومعقدة للغاية، والتي تشمل سلسلة الإنتاج بأكملها بدءًا من عملية الصهر والصب وحتى المعالجة اللاحقة. تنجم الشقوق بشكل أساسي عن الضغوط الداخلية (الضغوط الحرارية والانكماش بشكل أساسي) التي تتجاوز حد قوة المادة عند درجة الحرارة تلك.

عادة، تنقسم الشقوق إلى فئتين: الشقوق الساخنة والشقوق الباردة.

1、 يحدث التكسير الساخن في المرحلة المتأخرة أو بعد وقت قصير من تصلب الفولاذ المصهور، عندما يكون المعدن في حالة تعايش صلب مع سائل مع انخفاض القوة واللدونة. درجة حرارة الحدوث: عادة بالقرب من خط التجمد (حوالي 1300-1450 درجة مئوية). المميزات: قسم الشقوق مؤكسد بشدة، ويظهر باللون الأسود أو الأزرق، مع شكل متعرج وغير منتظم.

السبب الرئيسي:

1. التصميم الهيكلي للمسبوكات: تؤدي الاختلافات المفرطة في سمك الجدار والتحولات غير المتساوية عند الوصلات إلى تبريد غير متساوٍ وإجهاد حراري كبير.

2. التصميم غير المعقول لنظام الصب: يكون الذباب مركزًا للغاية أو في موضع غير صحيح، مما يؤدي إلى ارتفاع درجة الحرارة المحلية، والذي يصلب في النهاية في تلك المنطقة

غير قادر على تلقي الضغط والدعم.

3. تراجع ضعيف لقالب الرمل/اللب: قوة قالب الرمل عالية جدًا، مما يعيق انكماشه الحر أثناء تصلب الصب وانكماشه، مما يؤدي إلى إجهاد الشد والتشقق. وهذا سبب شائع جدًا.

4. التركيب الكيميائي للسبائك: نسبة عالية من العناصر الضارة مثل الكبريت (S) والفوسفور (P): تشكل كبريتيدات وفوسفيدات ذات نقطة انصهار منخفضة، وتشكل أغشية رقيقة سائلة عند حدود الحبوب، مما يضعف بشكل كبير قوة الترابط بين الحبيبات، وهي عوامل مهمة للغاية تؤدي إلى التكسير الحراري. محتوى الكربون (C): مع ارتفاع نسبة الكربون، يصبح نطاق درجة حرارة التصلب أوسع، وتصبح التشعبات خشنة، وهناك ميل متزايد للتكسير الحراري. 5. الاستخدام غير السليم لمكواة التبريد والناهض: إذا كانت رقبة الناهض طويلة جدًا أو قصيرة جدًا، ولم يتم وضع مكواة التبريد بشكل صحيح، فسيؤدي ذلك إلى تفاقم التبريد غير المتساوي.

2、 يحدث التكسير البارد بعد تجميد المسبوكات تمامًا وتبريدها إلى حالة مرنة، عادةً في مرحلة درجات الحرارة المنخفضة أقل من 600 درجة مئوية. درجة حرارة الحدوث: درجة حرارة منخفضة. الميزات: قسم الكراك نظيف، مع بريق معدني أو لون أكسدة طفيف، والكراك مستقيم نسبيا ومستمر في شكل خط مستقيم.

السبب الرئيسي:

1. إجهاد الصب المفرط: الإجهاد الحراري: الناتج عن عدم تناسق معدلات التبريد لأجزاء الصب المختلفة. إجهاد الانكماش: العوائق الميكانيكية أمام انكماش الصب الناتج عن القوالب، وقلوب الرمل، وأنظمة الذباب، وحواجز الصندوق. إجهاد التحويل: الإجهاد الناتج عن التغير في حجم معين أثناء عملية التبريد عندما يكون هناك تحول هيكلي (مثل تحول الأوستينيت إلى مارتنسيت).

2. الجودة المعدنية للصلب: المحتوى العالي من الغاز، وخاصة الهيدروجين (H)، يمكن أن يسبب "تكسيرًا ناتجًا عن الهيدروجين" ويقلل من صلابة المادة. هناك العديد من الشوائب غير المعدنية: كنقاط تركيز الإجهاد، يمكن أن تقلل الشوائب بشكل كبير من قوة المواد ومقاومتها للتشقق.

3. الصنفرة المبكرة أثناء الملاكمة: لم يتم تبريد الصب بعد إلى درجة حرارة منخفضة بما فيه الكفاية، ولا يتم التخلص من الضغط الداخلي بالكامل قبل أن يؤدي الاهتزاز المبكر والصنفرة إلى حدوث تشقق بارد بسهولة.

4. عملية المعالجة الحرارية غير المناسبة: معدل التسخين أو التبريد المفرط: خاصة أثناء معالجة التلدين والتطبيع، إذا كان التسخين أو التبريد غير متساوٍ، فسوف يولد إجهادًا كبيرًا للمعالجة الحرارية، والذي سوف يتراكب مع إجهاد الصب الأصلي ويسبب التشقق.

صدع التسقية: هذا شكل خاص من التكسير البارد، والذي يشكل مارتنسيت عالي الصلابة بسبب معدل التبريد السريع للتبريد، المصحوب بإجهاد هيكلي ضخم، مما يجعل من السهل جدًا التشقق.

ملخص وأفكار الحل

عندما يتم العثور على شقوق في أجزاء من الفولاذ المصبوب، يجب فحص الأسباب بشكل منهجي من الجوانب التالية:

1. التركيب الكيميائي: رقابة صارمة على محتوى العناصر الضارة مثل S وP.

2. عملية الصهر: تستخدم طرق التكرير لتقليل محتوى الغازات والشوائب الموجودة في الفولاذ المنصهر. 3. هيكل الصب: تحسين التصميم لتجنب التغيرات المفاجئة في سمك الجدار واستخدام التحولات الدائرية.

4. عملية الصب: نظام الذرب والناهض: مصمم بشكل معقول لتحقيق التصلب المتسلسل أو التصلب المتزامن، وتجنب الحرارة الزائدة المحلية. صب الرمل / الرمل الأساسي: ضمان إنتاجية كافية وقابلية للانهيار. الحديد البارد والناهض: الاستخدام السليم للتحكم في تسلسل التبريد.

5. إزالة الرمل وتنظيفه: تأكد من تبريد المسبوكات إلى درجة حرارة منخفضة بدرجة كافية (مثل أقل من 400 درجة مئوية) في قالب الرمل قبل الملاكمة. عند قطع الناهضات وإصلاحات اللحام، من الضروري أيضًا تجنب توليد ضغوط جديدة.

6. عملية المعالجة الحرارية: وضع مواصفات معقولة للمعالجة الحرارية، وخاصة التحكم في معدلات التدفئة والتبريد. بالنسبة للأجزاء المعقدة أو الأجزاء الفولاذية ذات السبائك العالية، استخدم طريقة التسخين التدريجي والتبريد البطيء.

لتحديد السبب المحدد بدقة، غالبًا ما يكون من الضروري الجمع بين التحليل المورفولوجي العياني والمجهري للشقوق (فحص المعادن)، ومراجعة العملية، وتحليل التركيب الكيميائي لإصدار حكم شامل.