热裂的外观特征为:缝隙宽,沿晶界产生和发展,形状曲折,不光滑,可以看到树枝晶形貌,缝内呈氧化色(黑褐色)。
热裂分为外裂和内裂。在铸件表面可以看到的裂纹称为外裂,其表面宽,内部窄,有时贯穿铸件整个断面。外裂常产生在铸件的拐角处、截面厚度有突变或局部冷凝慢且在凝固时承受拉应力的地方。内裂产生在铸件内部最后凝固的部位,也常出现在缩孔附近或缩孔尾部。
热裂的形成机理主要有液膜理论和强度理论。①液膜理论认为合金在凝固过程中经历液态、液固态、固液态和固态四个阶段。在固液态时,固相周围只存在少量未凝固液相,构成液膜,连续液膜的存在使晶间结合力很弱,在拉应力作用下极易产生裂纹。同时液相流动困难,裂纹产生后很难被液相充填愈合,导致最终形成热裂。②强度理论则认为凝固过程中存在“热脆区”。热脆区上限为枝晶彼此相连构成连续骨架,刚刚具有可测强度,下限为强度从缓慢增加转变成急剧增加的临界点。热脆区的强度和断裂应变都很低,在应力和变形作用下,易发生脆性断裂,产生热裂。
热裂是铸件生产中最常见的铸造缺陷之一,会严重损害铸件的力学性能。铸造过程中,可以通过调整合金成分降低材料本身的热裂倾向,改善铸型,降低收缩阻力,以及通过铸件结构设计加强易裂处的强度等措施来有效防止和消除铸件中的热裂。