基本介紹
- 名稱：裂紋
- 外文名：crack
- 類別：專有名詞
- 所屬學科：物理學
- 產生條件：在應力或環境作用下產生
- 分類：微觀裂紋和巨觀裂紋
釋義：,成因,熱裂紋的成因,冷裂紋的成因,
釋義：
1材料在應力或環境(或兩者同時)作用下產生的裂隙。分微觀裂紋和巨觀裂紋。裂紋形成的過程稱為裂紋形核。已經形成的微觀裂紋和巨觀裂紋在應力或環境(或兩者同時)作用下，不斷長大的過程，稱為裂紋擴展或裂紋增長。裂紋擴展到一定程度，即造成材料的斷裂。裂紋可分為：交變載荷下的疲勞裂紋；應力和溫度聯合作用下的蠕變裂紋；惰性介質中載入過程產生的裂紋；應力和化學介質聯合作用下的應力腐蝕裂紋；氫進入後引起的氫致裂紋。每一類裂紋的形成過程及機理都不盡相同。裂紋的出現和擴展，使材料的機械性能明顯變差。抗裂紋性是材料抵抗裂紋產生及擴展的能力，是材料的重要性能指標之一。
2 裂璺
3 瓷器在燒制時有意做成的像裂璺的花紋。
4 GB-T232-1988金屬彎曲試驗方法 附錄A 規定
微裂紋: 長度小於2mm, 寬度小於0.2mm;
裂紋;長度2-5mm, 寬度0.2-0.5mm;
裂縫:長度大於5mm, 寬度大於0.5mm;
開裂:全寬度上的裂縫
裂紋(crack)
一種鋼錠缺陷。裂紋按照在鋼錠上存在的部位，可分為表面裂紋(圖1)和內部裂紋(圖2)。表面裂紋於精整時用肉眼即可觀察到，其中的橫向裂紋能引起軋材拉裂，縱向裂紋能引起軋材劈裂；內裂紋只有在低倍檢驗或無損探傷時才可發現，它可引起軋材的內裂，嚴重時能造成軋材分層。裂紋按形成的時期，可分為熱裂紋和冷裂紋。前者是在鋼錠凝固過程中或凝固後不久，由於熱應力、鋼液靜壓力、錠殼收縮阻力和其他外力的作用而引起的；後者是在鋼錠冷卻到固態相變時，由於相變組織應力和熱應力的作用而引起。冷裂紋形成時有金屬響聲，故亦稱“響裂”。熱裂紋的斷口粗糙、無光澤；冷裂紋的斷口光滑、有金屬光澤。
成因
熱裂紋的成因
鋼在凝固以後的溫降過程中，在三個溫度區段中，呈現為脆性。鋼中化學成分，特別是含碳量，影響其高溫脆性的嚴重程度和脆性溫度範圍。通常，鋼在剛凝固後不久，就進入第1個脆性溫度區域。此時，鋼錠凝固坯殼由於冷凝收縮而趨向離開鋼錠模壁的支承，從而承受著內部鋼水的靜壓力拉伸作用。同時，模壁某些不平整處阻礙鋼錠坯殼的收縮，也會產生拉伸應力作用於局部坯殼。由於鋼正處在高溫脆性區域，這類應力所引起的坯殼局部變形，很容易超過鋼的允許最大變形量，從而產生表面裂紋。隨著溫度的下降，不久又會進入鋼的第2個高溫脆性區域。對於低碳鋼而言，1000～1100℃是第2脆性區域。此時，由於鋼錠中各點的溫度和溫度變化速率不一樣，引起熱應力，很容易使局部變形超過允許最大變形量，從而產生表面裂紋和內裂紋，或者是使已有的裂紋擴大。
冷裂紋的成因
鋼中奧氏體的比容最小，鐵素體次之，馬氏體的比容最大。因此，隨著溫度下降，鋼中奧氏體分解時，伴隨有體積膨脹。這種膨脹受到周圍材料約束而產生的應力，稱為相變組織應力。同時，由於鋼錠內外層存在顯著的溫度差和溫度變化速率的不同，鋼錠各點的熱膨脹變形大小就不同，相互約束而引起應力，稱為熱應力。在相變組織應力和熱應力作用下，鋼錠的某些局部發生脆性斷裂，即成冷裂紋。
冷裂紋是合金鋼的主要缺陷，經常在850～600℃溫度範圍內奧氏體發生分解時產生。有時，在300℃以下，由於殘餘奧氏體分解，也能形成冷裂紋。
熱裂紋防止措施 熱裂是鋼錠在熱應力作用下，局部變形超過允許最大變形量而產生的。因此，增加鋼的高溫塑性，即改善鋼的高溫抗裂性，就是防止鋼錠產生裂紋的一個重要方面。為此，降低鋼中硫含量，適當增加鋼中錳含量，採用變質劑或其它工藝措施增加鋼錠中的等軸晶率，均可增加鋼的抗裂性，起到防止裂紋的作用。
此外，針對各種裂紋形成時的外因，也可有不同的防止措旋。
收縮阻礙裂紋 收縮阻力作用於鋼錠表面。引起各類表面裂紋：
(1)飛翅旁的面縱裂和角縱裂。由於錠模內壁開裂，鋼液滲入形成飛翅，阻礙局部凝殼冷凝收縮，致使其近旁產生的裂紋。因此應將錠模內壁的開裂修磨平，以防其引起鋼錠裂紋。
(3)下部橫裂。由於模底磚損壞，鋼錠模底孔被熔蝕粘鋼而阻礙鋼錠縱向冷凝收縮，致使鋼錠下部產生橫裂。此外，若鋼錠模內壁過於粗糙，也會阻礙鋼錠縱向收縮，導致橫裂。防止措施是注意安放好模底磚，加強錠模修磨管理。
(4)頭部橫裂。由於保溫帽內襯破損、安裝不當，或者是鋼水溢出鋼錠模，造成鋼錠懸掛，使其頭部在錠重的拉力作用下而產生橫裂。為防止這種橫裂，正確安裝和安放保溫帽，需注意保溫帽與鋼錠模間的密封連線，以防鋼水滲入縫隙後造成懸掛。同時澆注時不要溢鋼造成懸掛。
(5)底部飛邊裂紋。由於錠模與底盤接合不緊密，鋼水滲入形成飛邊阻礙底部收縮而產生。故需注意模底面修磨和列模操作良好。
(6)凸塊阻礙裂紋。由於模壁凹坑造成錠面凸塊，阻礙坯殼局部收縮，致成裂紋。需修磨平模壁上的凹坑。
(7)重皮鄰近裂紋。由於重皮對坯殼局部收縮的阻礙，產生收縮阻礙應力。同時由於在重皮邊緣處鋼水滲入不滿，形成表面凹坑，此處導熱惡化，坯殼較薄。故而在重皮鄰近處產生裂紋。為防止這種裂紋產生澆注時應恰當控制注速，變化緩慢、開澆穩定，防止重皮形成。
(8)黏模阻礙裂紋。由於模溫或注溫過高，造成坯殼粘模，阻礙收縮，致成裂紋。其防止措施是，合理控制模溫和注溫。
冷裂紋的防止措施 由於相變而發生的組織應力是引起冷裂紋的主要原因。因此，在冷卻過程中，相變體積膨脹愈小的鋼種則冷裂傾向愈小。故而萊氏體鋼和馬氏體鋼的冷裂傾向最大，珠光體鋼次之，鐵素體鋼較小；奧氏體鋼冷卻時無相變，基本不產生冷裂。為了防止冷裂，可以讓冷凝完畢的鋼錠緩慢冷卻，長時間保持較高溫度，保證奧氏體能充分分解成珠光體，以減小相變組織應力。在實際操作中，根據鋼種不同和鋼錠的大小不同，亦即根據其熱應力和相變組織應力的嚴重程度不同，可以採用不同的緩冷措施。
常用的緩冷措施有3種：
(1)模冷，即讓鋼錠留在已被加熱的錠模內慢慢冷卻後再脫模；
(2)坑冷，即將脫模的紅熱鋼錠堆入一個耐火材料砌成的保溫坑內緩慢冷卻；
通常，針對不同鋼種和鋼錠大小，分別選用的措施有：
(1)珠光體鋼(含合金元素較少、含碳較低)採用模冷。
(2)珠光體鋼(含合金元素較多、含碳較高)，小鋼錠採用模冷，大鋼錠採用坑冷。
(4)半鐵素體-半馬氏體鋼、含碳較少的馬氏體鋼，小鋼錠採用坑冷，大鋼錠採用退火。
(5)馬氏體鋼(含碳量較高)、萊氏體鋼，均應採用退火。
