D0I:10.13374/j.issn1001-053x.1995.01.010 第17卷第1期 北京科技大学学报 Vol.17 No.1 1995年2月 Journal of University of Science and Technology Beijing Feb.1995 合金热裂的凝固力学判据 张家泉) 金山同) 于震宗2) 林家骝2) )北京科技大学冶金系，北京1000832)清华大学机械工程系，北京100084 摘要对当前已提出的有关热裂判据进行了分析；基于实验结果及力学强度理论揭示了传统热裂 应变理论的不足，提出了热裂为本质塑性断裂及热裂势的概念，并建立了其凝固力学判据， 关键词合金，凝固，热裂/热裂势，判据 中图分类号TG213,TG115.52 Solidification Mechanics Criterion for Casting Hot Tearing Zhang Jiaquan)Jin Shantong)Yu Zhengzong2)Lin Jialiu2) 1)Department of Metallurgy,USTB,Beijing 100083,PRC 2)Department of Mechanical Enginecring,Tsinghua University ABSTRACT The hot tearing criteria presented up to now have been comprehensively analysed in the paper.Based on the experimental results and the analysis through the mechanical strength theories,the unreasonable aspect of the customary strain theory of hot tearing is revealed.It is pointed out that the hot tearing is a kind of plastic frac- ture in essential.The hot tearing potential is defined,and the solidification mechanics criterion is put forward consequently. KEY WORDS alloy,solidification,hot tearing/hot tearing potential,criterion 合金的凝固热裂是冶金及铸造等工业生产中的重要缺陷之一，其不仅直接影响产品质 量、给生产造成巨大经济损失；而且对于近终形的凝固产品，在服役过程中其内部隐藏的热 裂纹还可能导致严重的工业事故，为此，多年来热裂的研究受到人们的极大重视·然而，由 于对热裂的机制认识及其预测技术至今还很不成熟，当前生产中热裂问题仍然十分常见，由 于在热裂温度范围合金断裂应变及延伸率极低，以往的研究从工程定性分析为主，认为热裂是 脆性断裂，并基于应变理论提出了大量的热裂判据，本文作者基于近年来从凝固热应力场角 度分析及预测热裂的需要，在分析现有工作的基础上，结合凝固工况的特点，对力学强度理 论及有关实验结果进行了综合分析，提出了不同的看法并建立了热裂的凝固力学判据， 1现有的热裂判据及其分析 50年代，Singer Pellini等l.]对二元合金(Al-Si,Pb-Sb及Al-Cu等)及碳钢热裂的 1994-05-10收稿第一作者男30岁博士后第 71 卷 第 1期 北 京 科 技 大 学 学 报 1望巧 年 2 月 Jo u丁 n a 1 o f U ni v e rS ity o f S a e n c e a nd Te e h n o 1 o gy Be ji ni g V d . 1 7 N心 . 1 f功 . 1望巧 合金热裂 的凝 固力 学判 据 张 家泉 ’ ) 金山 同’ ) 于 震 宗 2 ) 林家马留 2 ) 1)北京科技 大学冶金系 , 北京 1侧X冶3 2) 清华大 学机械工 程 系 , 北京 1〕 ) 〕84 摘要 对 当前 已 提出的有关 热裂判据进行 了分析 ; 基于实验结果及力学 强度理 论揭 示了传统 热裂 应变理论的不足 , 提出 了热裂为本质 塑性 断裂及 热裂势的概念 , 并建立了其凝固力学判据 . 关健词 合金 , 凝固 , 热裂 / 热裂势 , 判据 中 圈分类号 T G Z13 , I U l l 5 . 52 S o li d 讯ca t i o n M ec ha in “ C r ite ir o n fo r C as t ing H o t eT a ir ng hZ a n g ij 叫 u a n l ) l ) 众p a rt n 笙泪 t 2) 块P art n r n t iJ n hS a n t傲g ’ ) uY Z 知叭9 20 ” 夕2 〕 L i n iJ a liu Z ) of M d a U I川岁 , sU T B , 决勺Ign l X( 幻83 , P R C o f M eC ha 拍司 E n 乡n e已n 飞 , ST i n hg us U in ~ i t y A B S T R A C T T h e h o t t e a r i n g c r it e r i a P res e n t e d u P t o n o w h a v e b e e n co m P r e h e n s i v e l y a n a l y s e d i n t h e P a P e r . B a s e d o n t h e e x Pe r ime n t a l re s u lt s a n d t h e a n a l y s i s t h r o u g h t h e me e h a n ica l s t r e n g t h t h e o r ies , t h e u n r e a s o n a b l e a s P e e t o f t h e e u s t o am r y s t r a i n t h e o r y o f ho t t e a r i n g 1 5 r e v e a l e d . I t 1 5 P o i n t e d o u t t h a t t h e h o t t e a r i n g 1 5 a k i n d o f P l a s t i c fr a e - t l f e In c r it e r i o n es s e n t i a l . hT e h o t t e a r i n g P o t e n t i a l 1 5 d e if n e d , a n d t h e s o lid iif ca t i o n me e h a n i es 1 5 P u t fo r w a r d co n s e q u e n t l y . K E Y W O R D S a ll o y , s o lid iif ca t i o n , h o t t e a r i n g / h o t t e a r i n g P o t e n t i a l , e r it e r i o n 合 金 的凝固 热裂是 冶 金及 铸造等 工 业 生 产 中 的 重 要 缺 陷之 一 , 其 不 仅直 接 影 响 产 品 质 量 、 给生 产造 成巨 大 经济 损失 ; 而且对于 近 终形 的凝固 产 品 , 在 服役 过程 中其 内部 隐藏 的热 裂 纹还 可 能导 致 严重 的工 业事 故 . 为 此 , 多 年来 热裂 的研究 受到 人们的极 大重 视 . 然而 , 由 于 对热裂 的机 制 认识及 其预测 技 术至 今还 很 不成熟 , 当前生 产 中热裂 问题仍然 十分 常见 . 由 于 在热 裂温 度 范 围合金 断 裂应 变及 延 伸率极 低 , 以 往 的研 究 从工 程定性分析为主 , 认 为热裂是 脆性 断裂 , 并基于 应变 理论 提 出 了大量 的热裂 判据 . 本 文作 者基于近 年来 从凝固热 应力 场角 度分 析及 预测 热裂 的需 要 , 在 分析现有 工作 的基础 上 , 结 合凝 固工况 的特 点 , 对力 学 强度理 论及 有 关 实验结 果 进行 了综合 分析 , 提 出了 不 同的看 法 并建 立 了热 裂 的凝固力学 判 据 . 1 现有 的热裂 判据及其分析 50 年 代 , S in g er P e lj 的i 等 [ ` , 2】对二 元 合 金 ( lA 一 is , P b 一 S b 及 lA 一 C u 等 ) 及 碳 钢 热 裂 的 19 9 4 一 0 5 一 10 收 稿 第一 作者 男 30 岁 博士 后 DOI: 10. 13374 /j . issn1001 -053x. 1995. 01. 010