笔者所在的企业是生产各种调节阀的专业厂家，其中铸件主要是高压阀体，口径DN32~DN200。铸件材料多为不锈钢和碳钢。铸件的设计承压从ANSI900~2500打压要求高，实际铸件生产过程中由于裂纹而使打压检验不合格率几乎达到40%。因此，研究高压调节阀体类铸件裂纹产生的原因并提出预防和解决措施是亟待解决的重要课题。
一、裂纹产生原因分析
    铸件在凝固后期固相已形成完整的骨架并开始线收缩，直至冷却到室温时，仍继续进行收缩。当铸件线收缩受到阻碍时，就可能发生热裂、冷裂等裂纹缺陷。
    1、铸件的热裂
    铸件在凝固后期线收缩受到阻碍时，可能产生裂纹，由于这种裂纹是在高温下产生的，因而称之为热裂。
    A、热裂的特征
    裂口形状曲折而不规则，表面呈氧化色，这种裂纹总是沿着晶界产生。
    B、热裂的形成过程和原理
    铸件在凝固期间固相骨架已经形成，在进行线收缩时遇到铸型（芯）的阻碍，使铸件产生的收缩应力超过金属在该温度下的强度极限，铸件就会断裂。收缩应力的大小主要决定于铸件的实际收缩量和铸型的变形量。如铸型中的有机粘结剂燃烧使强度减小，则变形量可以增大；铸件收缩受到的阻力相对减小，使实际收缩量增大，则收缩应力即可减小。试验发现：金属在固相线附近收缩量大，此时金属的强度最低，而型砂表层温度虽高但内层温度仍较低，退让性较差，故产生较大的收缩应力，当收缩应力超过强度极限或阻碍收缩的量超过伸长率时就会在铸件最脆弱的地方产生热裂。
    C、影响热裂的因素
    热裂主要与金属的性质、铸型的阻力、铸件的结构及浇注系统和冒口设计有关。
    （1）金属的性质对形成热裂的影响主要取决于金属在形成热裂温度范围内的绝对收缩量和强度。当铸造合金在凝固温度范围内已形成完整的结晶骨架时，即表现出明显的强度。合金在凝固过程中，自固相线温度至有足够强度的温度之间距离越小，在此温度范围内合金的绝对收缩量越小，铸件所产生的收缩应力也就较小，而此时合金抵抗收缩的强度则较大，故形成热裂的可能性越小。因此一切可能扩大凝固温度范围的杂质都会促使热裂的形成。例如钢中含有的S、P等杂质，一方面降低了钢的高温强度，另一方面降低固相线温度，故热裂的废品倾向增加。
    （2）铸件在凝固后期线收缩受到铸型的阻力越大，铸件越容易产生热裂。因此铸型的退让性好，形成热裂的倾向就小。
    （3）阀体热裂以内裂居多，内裂产生于铸件内部的缩孔和缩松处，所以内裂总是与缩孔和缩松相伴而生。高压阀体类铸件结构特点是壁厚不均匀，局部肥厚的热节部位多，比较容易产生缩松，因此裂纹形成的概率较高。
    （4）浇注温度影响铸件的凝固速度，因而也影响热裂倾向。通常认为浇注工艺的选择视铸件的厚薄而定。对于薄壁铸件要求较高的浇注温度和较快的浇注速度，既保证合金的流动性又可减缓铸件的凝固速度，从而减小铸件的热裂倾向；对于厚壁铸件则应采用较低的浇注速度和温度，以免造成因浇注温度过高而导致缩孔体积增大、晶粒粗大及偏析等而使热裂产生。
    2、铸件的冷裂
 冷裂是在较低温度下形成的，铸造应力超过金属的强度极限时铸件产生冷裂。尤其是P元素具有冷脆性，如果钢中含有过高的P和C[w（C）>0.3%，w（P）>0.1%]，容易形成磷共晶和碳化物，使钢的冲击韧度剧烈降低。
二、裂纹的预防
    1、优化铸件的结构
    壁厚相差不能太大，要用圆弧过度，铸造圆角不得小于R5。壁厚相差太大的结构采用加辅助工艺筋或者加放冷铁的方法。
    2、改进铸造工艺
    ①要改善型砂和芯砂的退让性，必要时加入改性添加剂，对于阀体类铸件，砂芯内必须填充木屑类易燃物，提高退让性。
    ②遵循顺序凝固原则，保证铸件远离冒口部分最先凝固，最后才是冒口本身凝固；为此内浇道一般从阀体左右法兰设置对应明冒口部位引入。
    ③开箱温度要控制好，要保证阀体类铸件温度低于350℃后再开箱。防止高温出箱，出箱后严禁采用强制冷却方式。
    3、控制化学成分与浇注温度
    严格控制w（P）量、w（S）量和w（C）量，一般采取控制范围的下限；浇注温度一般也应偏下限，并且提倡低温快浇。
    4、控制热处理过程
    装炉时炉温与铸件的温差是影响裂纹产生的一个重要因素，铸件入炉后要保温1~1。5h后再升温。低温阶段（650℃以下）的升温速度一般不应超过50℃/h，以防止升温太快造成铸件开裂。
三、结论
    经过现场试验表明：只要按照以上方法控制好各个要素，铸件的裂纹缺陷就能够得到有效的控制和解决。 

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