Узроци пукотина у металима

Пуцање метала је сложен процес који укључује низ фактора. Следећи су неки од главних разлога:

- Фактори самог материјала: хемијски састав и металографска организација директно утичу на ударну жилавост метала, као што су угљеник, фосфор, сумпор и други елементи повећање ће смањити ударну жилавост.

- Процес топлотне обраде: неправилан процес термичке обраде, као што је гашење, каљење, итд., може довести до промена у микроструктури и својствима материјала, што утиче на његову жилавост.

- Унутрашњи дефекти: инклузије, сегрегација, мехурићи, унутрашње пукотине и други дефекти унутар материјала значајно ће смањити његову ударну жилавост и постати тачка концентрације напона.

- Припрема узорка и услови испитивања: правац узорковања узорка, геометрија зареза и квалитет обраде, температура испитивања, итд. ће имати утицај на ударну жилавост.

Пуцање метала је један од главних узрока квара у многим конструкцијама, посебно у компонентама изложеним великим напрезањима или великим оптерећењима. Кроз анализу пукотина, потенцијални проблеми са пуцањем могу се открити на време, чиме се избегавају безбедносне незгоде изазване кваром конструкције, као што су лом, цурење, колапс, итд.

Анализа пукотина помаже да се разуме узрок, брзина ширења и преостали животни век пукотина. Предузимањем одговарајућих мера поправке или одржавања може се успорити ширење пукотина, чиме се продужава век трајања металних делова и смањују трошкови замене и поправке.

Класификација и разлика металних пукотина

Пукотине топлотне обраде

карактеристике:

Морфологија: пукотине термичке обраде често настају у зони мартензитне трансформације, тако да њихове пукотине могу пуцати дуж кристала или пуцати кроз кристал. Пукотине могу бити радијалне, одвојене линије или мрежасте.

Локација: Пукотине углавном имају тенденцију да се формирају на оштрим угловима радног комада, при наглим променама у попречном пресеку.

Пресек: Део напрслине при гашењу обично није оксидован и може бити бео, мутно бео или светло црвен (водена рђа узрокована гашењем).

Узроци:

До пуцања долази када су велика напрезања настала током гашења већа од сопствене снаге материјала и прелазе границу пластичне деформације.

То може бити повезано са факторима као што су превисока температура загревања гашења и пребрзо хлађење.

Разлози за термичку обраду пукотина

а. Металуршки квалитет материјала:

Металуршки проблеми као што су скупљање и озбиљни дефекти при котрљању могу изазвати нехомогености материјала које повећавају ризик од пуцања при гашењу.

б. Садржај угљеника у материјалу и легирајући елементи: повећање садржаја угљеника смањује ломну чврстоћу мартензита, чиме се повећава склоност ка гашењу пукотина.

ц. Услови процеса гашења:

Метода загревања гашења и неправилна контрола брзине загревања, неравномерно загревање, превисока температура гашења могу довести до пуцања при гашењу.

д. Величина и облик радног комада:

На оштрим угловима радног предмета и наглим променама попречног пресека лако се формирају пукотине од гашења, јер су ова места склона концентрацији напона. Велики делови осовине у каљењу ако се не гаше, склони су пуцању изазваним термичким напрезањем.

е. Унутрашњи недостаци:

Дефекти који постоје у материјалу, као што су мехурићи паре, инклузије, длаке, беле мрље, итд., могу постати извор пукотина под дејством напрезања термичке обраде и постепено се ширити.

ф. Интринзична кртост мартензита:

Интринзична крхкост мартензита је унутрашњи узрок гашења пукотина, а на њега ће утицати његова кристална структура, хемијски састав, металуршки недостаци итд.

Ковање пукотина

карактеристике:

Морфологија: пукотине од ковања настају на високим температурама, пукотине су релативно дебеле и углавном постоје у облику више трака, без финог врха, без финог правца. Понекад око пукотине није потпуно разугљичено већ полуразугљичено.

Локација: Често се производи у грубој организацији, концентрацији напрезања или легирајућим елементима на сегрегацији.

Секција: део пукотине може бити тамно браон, па чак и има кисеоника кожа се појављује, то је зато што пукотина у ковању деформације ширења и контакта са ваздухом.

Узроци: а, дефекти сировине: заостало скупљање: сировина у присуству непотпуног затварања пора или рупа, може довести до процеса ковања како би се смањила чврстоћа материјала, лако се произведу пукотине.

б, челичне инклузије: неметалне инклузије у сировини, сегрегација карбида, хетерогене металне инклузије, итд., Могу ослабити континуитет материјала, промовишући стварање пукотина.

Неправилан процес ковања:

ц, неправилно загревање: температура грејања је превисока или прениска, што може довести до неравномерне расподеле напрезања унутар материјала, што заузврат производи пукотине током ковања.

д, неправилна деформација: стопа деформације је превелика, пластичност челика није довољна да издржи облик притиска, лако изазива руптуре. Ова пукотина се често јавља на почетку фазе ковања и брзог ширења.

е, неправилно хлађење након ковања: брзина хлађења је пребрза или преспора, може довести до унутрашње концентрације напона у материјалу, изазивајући пукотине.

ф, неблаговремена топлотна обрада: након ковања није благовремена и одговарајућа топлотна обрада, може довести до тога да унутрашњи напон материјала није ефикасно ослобођен, чиме се повећава ризик од пуцања.

г, неправилна контрола температуре:

У процесу грејања и хлађења, ако температура није правилно контролисана, то може довести до прекомерног унутрашњег напрезања у материјалу, изазивајући на тај начин пуцање. На пример, у процесу гашења, ако је хлађење пребрзо, може доћи до пукотина при гашењу.

х. Концентрација напрезања материјала:

Ако постоји област концентрације напона у ковању, као што су оштри углови и мутације попречног пресека, када напон премашује способност материјала да издржи, то може довести до пуцања.