Основными направлениями борьбы с холодными трещинами являются правильное конструирование отливок, уменьшение временных и остаточных напряжений в отливках путем регулирования охлаждения и снижения сопротивления формы и стержней усадке, а также снятие остаточных напряжений термообработкой.
Правильно сконструированные отливки можно изготовлять без трещин по обычной технологии, не предусматривающей специальных мероприятий. Большое число отливок, особенно простой конфигурации, именно так и производят. При конструировании необходимо стремиться к обеспечению однородной толщины стенок отливки. В связи с этим в литературе даны рекомендации по оформлению сопряжений различных сечений, назначению ребер, перемычек, отбуртовок.
Чаще всего трещины обнаруживают в тонких и узких перемычках наружных и внутренних стенок и в ребрах, сильно раскрытых окнами, особенно при возникновении отбела в этих местах. Во многих случаях трещины, обнаруженные до или после обработки резанием, были устранены после усиления ослабленных сечений отливки и предотвращения отбела.
Однако в некоторых случаях последние мероприятия не дают желаемого эффекта, поэтому задача решается комплексом мероприятий.
В связи со сложностью тепловых условий и напряженного состояния отливок предварительный расчет возможности образования трещин в настоящее время затруднен, поэтому конструкцию и технологию отрабатывают экспериментально (классификация по принципу: нет трещин, есть трещина), иногда замеряют остаточные напряжения, температурное поле отливки и другие параметры.
Склонность сплавов к насыщению газами
Под склонностью сплавов к насыщению газами понимается их способность к растворению газов, образованию растворов внедрения при нагреве и расплавлении и их выделению из сплава при охлаждении и затвердевании.
Следствием выделения газов при затвердевании отливок является образование газовой пористости и сильное снижение механических свойств. Поэтому литейщики разрабатывают технологический процесс изготовления отливок с учетом склонности сплавов к насыщению газами.
Одним из важнейших факторов, влияющих на растворимость газов в сплавах, является температура. При этом растворимость газов для большинства металлов и сплавов от температуры подчиняется обобщенной зависимости.
При нагреве твердого сплава поглощение газов незначительное. При нагреве в интервале температур кристаллизации наблюдается резкое (скачкообразное) увеличение растворимости. Этот факт является существенным при образовании газовой пористости. После расплавления при температуре ликвидуса Т растворимость газа продолжает увеличиваться до температуры заливки Тзал и выше вплоть до начала кипения при температуре (точка г). Когда металл начинает кипеть, выделяющиеся пары предохраняют его от насыщения внешними газами, и растворимость газов в металле резко снижается.
Описанная зависимость связана с тем, что растворение газов в металлах в большинстве случаев является эндотермическим процессом. Однако для некоторых металлов (титан, цирконий, ванадий и др.) при повышении температуры наблюдается обратная картина уменьшения растворимости в твердом состоянии. Следует обратить внимание и на то, что взаимодействие титана с водородом имеет обратимый характер, что используется в водородной технологии изготовления титановых отливок.