1、 鋁鑄件熱裂紋的形貌和特征

熱裂紋是鋁鑄件鋁鑄件在凝固末期或凝固后不久尚處于強(qiáng)度和塑性很低狀態(tài)下，因鋁鑄件固態(tài)收縮受阻而引起的裂紋。熱裂紋是鑄鋼件、可鍛鑄鐵件和某些輕合金鋁鑄件生產(chǎn)中常見的鑄造缺陷之一。熱裂紋在晶界萌生并沿晶界擴(kuò)展，其形狀粗細(xì)不均，曲折而不規(guī)則。裂紋的表面呈氧化色，無金屬光澤。鑄鋼件裂紋表面近似黑色，而鋁合金則呈暗灰色。外裂紋肉眼可見，可根據(jù)外形和斷口特征與冷裂區(qū)分。

熱裂紋又可分為外裂紋和內(nèi)裂紋。在鋁鑄件表面可以看到的熱裂紋稱為外裂紋。外裂紋常產(chǎn)生在鋁鑄件的拐角處、截面厚度急劇變化處或局部疑固緩慢處、容易產(chǎn)生應(yīng)力集中的地方。其特征是表面寬內(nèi)部窄，呈撕裂狀。有時斷口會貫穿整個鋁鑄件斷面。熱裂紋的另一特征是裂紋沿晶粒邊界分布。內(nèi)裂紋一般發(fā)生在鋁鑄件內(nèi)部最后凝固的部位裂紋形狀很不規(guī)則，斷面常伴有樹枝晶，通常情況下，內(nèi)裂紋不會延伸到鋁鑄件表面。



2、 鋁鑄件熱裂紋形成的原因

形成熱裂紋的理論原因和實際原因很多，但根本原因是鋁鑄件的凝固方式和凝固時期鋁鑄件的熱應(yīng)力和收縮應(yīng)力。

液體金屬澆入到鑄型后，熱量散失主要是通過型壁，所以，凝固總是從鋁鑄件表面開始。當(dāng)凝固后期出現(xiàn)大量的枝晶并搭接成完整的骨架時，固態(tài)收縮開始產(chǎn)生。但此時枝晶之間還存在一層尚未凝固舶液體金屬薄膜（液膜），如果鋁鑄件收縮不受任何阻礙，那么枝晶骨架可以自由收縮，不受力的作用。當(dāng)枝晶骨架的收縮受到砂型或砂芯等的阻礙時，不能自由收縮就會產(chǎn)生拉應(yīng)力。當(dāng)拉應(yīng)力超過其材料強(qiáng)度極限時，枝晶之間就會產(chǎn)生開裂。如果枝晶骨架被拉開的速度很慢，而且被拉開部分周圍有足夠的金屬液及時流入拉裂處并補(bǔ)充，那么鋁鑄件不會產(chǎn)生熱裂紋。相反，如果開裂處得不到金屬液的補(bǔ)充，鋁鑄件就會出現(xiàn)熱裂紋。

由此可知，寬凝固溫度范圍，糊狀或海綿網(wǎng)絡(luò)狀凝固方式的合金最容易產(chǎn)生熱裂。隨著凝固溫度范圍的變窄，合金的熱裂傾向變小，恒溫凝固的共晶成分的合金最不容易形成熱裂。熱裂形成于鋁鑄件凝固時期，但并不意味著鋁鑄件凝固時必然產(chǎn)生熱裂。主要取決于鋁鑄件凝固時期的熱應(yīng)力和收縮應(yīng)力。鋁鑄件凝固區(qū)域固相晶粒骨架中的熱應(yīng)力，易使鋁鑄件產(chǎn)生熱裂或皮下熱裂；外部阻礙因素造成的收縮應(yīng)力，則是鋁鑄件產(chǎn)生熱裂的主要條件。處于凝固狀態(tài)的鋁鑄件外殼，其線收縮受到砂芯、型砂、鋁鑄件表面同砂型表面摩擦力等外部因素阻礙，外殼中就會有收縮應(yīng)力（拉應(yīng)力），鋁鑄件熱節(jié)，特別是熱節(jié)處尖角所形成的外殼較薄，就成為收縮應(yīng)力集中的地方，鋁鑄件最容易在這些地方產(chǎn)生熱裂。

熱裂紋產(chǎn)生的原因體現(xiàn)在工藝和鋁鑄件結(jié)構(gòu)方面其中有：鋁鑄件壁厚不均勻，內(nèi)角太小；搭接部位分叉太多，鋁鑄件外框、肋板等阻礙鋁鑄件正常收縮；澆冒口系統(tǒng)阻礙鋁鑄件正常收縮，如澆冒口靠近箱帶或澆冒口之間型砂強(qiáng)度很高，限制了鋁鑄件的自由收縮；冒口太小或太大；合金線收縮率太大；合金中低熔點相形成元素超標(biāo)，鑄鋼鑄鐵中硫、磷含量高；鋁鑄件開箱落砂過早，冷卻過快。