理论教育 铸造加工缺陷对失效行为的影响

铸造加工缺陷对失效行为的影响

时间:2023-06-28 理论教育 版权反馈
【摘要】:综上所述,铸造缺陷破坏了铸件金属表面及内部的连续性,往往成为应力集中源和断裂源,直接导致铸件在使用过程中失效。

铸造加工缺陷对失效行为的影响

1.表面不连续性缺陷的影响

危害最大的表面不连续性缺陷包括热裂纹、冷裂纹,延伸到铸件表面的缩孔、缩裂,以及表面疏松、夹杂物、冷隔、砂眼等。在一般情况下,有些表面缺陷如铁豆、鼠尾、缺肉、砂眼等仅影响铸件外观,很少会造成铸件的早期失效。当然也有例外,如在某些情况下,铁豆与铸件之间的交界面可能起腐蚀电池的作用,从而导致局部腐蚀和引起疲劳裂纹。

通常,铸件所承受的主要应力多存在于表面或靠近表面之处,因此,表面缺陷对铸件失效的作用更直接、更显著。例如:冷隔破坏了铸件组织的连续性与完整性,严重时还可造成欠铸,降低铸件的强度,可能成为引起疲劳断裂的应力集中部位;热裂纹和冷裂纹严重地破坏了铸件的连续性,裂纹处易形成应力集中,并在使用中因疲劳作用而扩大,从而导致铸件的早期失效;其他表面缺陷如表面缩孔、疏松、气孔、针孔、夹杂物,均较严重地破坏了金属表面的连续性,易导致铸件的过早失效。

2.内部不连续缺陷的影响

内部不连续缺陷的基本形式是气孔和针孔、缩孔和缩裂及夹杂物等。

(1)气孔和针孔 气孔破坏了铸件内部组织的连续性,若数量较多,内部气孔可显著降低有效横截面积,削弱承载能力。针孔可降低铸件的持久极限,或导致铸件在使用中被腐蚀,降低铸件的承载能力。

(2)缩孔和缩裂 缩孔破坏了铸件内部的连续性,将显著降低铸件的力学性能、耐蚀性及抗疲劳失效性能,在使用中会成为断裂源或腐蚀侵入部位而导致铸件失效。缩裂的危害更为明显。(www.daowen.com)

(3)夹杂物 夹杂物对铸件质量有很大影响,往往成为引起铸件失效的常见原因。它不仅降低材料的承载能力、塑性、韧性和耐蚀性,而且显著降低材料的抗疲劳性能。疲劳源也常发生在非金属夹杂物处。

夹杂物的危害性取决于其在母体金属中的形状、大小和分布情况,以及熔点和其他物理化学性质。夹杂物越呈尖角形,造成的局部应力集中越大,越容易出现裂纹而导致铸件服役中失效。夹杂物以连续的网状或以串链状存在时,对铸件的危害性最大;尖锐的、条状夹杂物比圆钝的、颗粒状的夹杂物危害要大。

3.偏析的影响

偏析的存在使铸件各部位乃至晶内化学成分不一致,导致性能不一致,易形成应力集中,降低铸件的力学性能、耐蚀性、断裂韧性、抗疲劳性及锻造、焊接性能。尤其是晶内偏析,显著降低了材料的韧性和耐蚀性,从而降低了铸件的抗失效性能。

综上所述,铸造缺陷破坏了铸件金属表面及内部的连续性,往往成为应力集中源和断裂源,直接导致铸件在使用过程中失效。同时,使铸件组织致密性变差,降低了铸件的强度、韧性和耐蚀性,而铸造应力的存在,会促使裂纹扩展,从而导致铸件失效。

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