Metallien krakkaus on monimutkainen prosessi, johon liittyy useita tekijöitä. Seuraavassa on joitain tärkeimmistä syistä:
- Itse materiaalin tekijät: kemiallinen koostumus ja metallografinen organisaatio vaikuttavat suoraan metallin iskunkestävyyteen, kuten hiili-, fosfori-, rikki- ja muiden elementtien lisäys vähentää iskusitkuutta.
- Lämpökäsittelyprosessi: väärä lämpökäsittely, kuten karkaisu, karkaisu jne., voi johtaa muutoksiin materiaalin mikrorakenteessa ja ominaisuuksissa, mikä vaikuttaa sen sitkeyteen.
- Sisäiset viat: sulkeumat, erottuminen, kuplat, sisäiset halkeamat ja muut materiaalin viat vähentävät merkittävästi sen iskunkestävyyttä ja muodostuvat jännityksen keskittymispisteeksi.
- Näytteen valmistelu ja testausolosuhteet: näytteen näytteenottosuunta, loven geometria ja käsittelyn laatu, testilämpötila jne. vaikuttavat iskunkestävyyteen.
Metallin halkeilu on yksi tärkeimmistä rikkoutumissyistä monissa rakenteissa, erityisesti suurille jännityksille tai suurille kuormituksille altistetuissa osissa. Halkeamaanalyysin avulla mahdolliset halkeamisongelmat voidaan havaita ajoissa, jolloin vältytään rakenteellisista vioista aiheutuvilta turvallisuusonnettomuuksilta, kuten murtumiselta, vuodolta, romahtamiselta jne.
Halkeamien analyysi auttaa ymmärtämään halkeamien syyn, laajenemisnopeuden ja jäljellä olevan käyttöiän. Asianmukaisilla korjaus- tai huoltotoimenpiteillä halkeamien laajenemista voidaan hidastaa, mikä pidentää metalliosien käyttöikää ja pienentää vaihto- ja korjauskustannuksia.
Metallihalkeamien luokitus ja ero
Lämpökäsittelyhalkeamia
Ominaisuudet:
Morfologia: lämpökäsittelyhalkeamat syntyvät usein martensiittiselle muunnosvyöhykkeelle, joten niiden halkeamat voivat halkeilla kiteen varrella tai halkeilla kiteen läpi. Halkeamat voivat olla säteittäisiä, erillisiä johtoja tai verkkoja.
Sijainti: Halkeamia muodostuu yleensä työkappaleen teräviin kulmiin, kun poikkileikkaus muuttuu äkillisesti.
Poikkileikkaus: Karkaisuhalkeaman osa ei yleensä ole hapettunut ja voi olla valkoinen, himmeän valkoinen tai vaaleanpunainen (sammuttamisesta aiheutuva vesiruoste).
Syitä:
Halkeilua syntyy, kun sammutuksen aikana syntyvät suuret jännitykset ovat suuremmat kuin materiaalin oma lujuus ja ylittävät plastisen muodonmuutoksen rajan.
Se voi johtua tekijöistä, kuten liian korkeasta sammutuslämmityslämpötilasta ja liian nopeasta jäähtymisestä.
Lämpökäsittelyhalkeamien syyt
a. Materiaalin metallurginen laatu:
Metallurgiset ongelmat, kuten kutistuminen ja vakavat valssausvirheet, voivat aiheuttaa materiaalien epähomogeenisuuksia, jotka lisäävät sammutushalkeamien riskiä.
b. Materiaalin hiilipitoisuus ja seosaineet: hiilipitoisuuden kasvu vähentää martensiitin murtolujuutta ja lisää siten taipumusta sammuttaa halkeamia.
c. Sammutusprosessin ehdot:
Karkaisulämmitysmenetelmä ja väärä lämmitysnopeuden säätö, epätasainen lämmitys, liian korkea sammutuslämpötila voivat aiheuttaa sammutushalkeamia.
d. Työkappaleen koko ja muoto:
Työkappaleen teräviin kulmiin ja äkillisiin poikkileikkauksen muutoksiin muodostuu helposti sammutushalkeamia, koska nämä paikat ovat alttiita jännityskeskittymille. Suuret akseliosat karkaisussa, jos niitä ei ole sammutettu, alttiita lämpöjännityksen aiheuttamille halkeamille.
e. Sisäiset viat:
Materiaalin sisällä olevat viat, kuten höyrykuplat, sulkeumat, hiusraja, valkoiset täplät jne., voivat aiheuttaa halkeamia lämpökäsittelyjännityksen vaikutuksesta ja laajeta vähitellen.
f. Martensiitin luontainen hauraus:
Martensiitin luontainen hauraus on sammutushalkeamien sisäinen syy, ja sen kiderakenne, kemiallinen koostumus, metallurgiset viat jne. vaikuttavat siihen.
Halkeamien takominen
Ominaisuudet:
Morfologia: taontahalkeamat muodostuvat korkeissa lämpötiloissa, halkeamat ovat suhteellisen paksuja ja esiintyvät yleensä useiden kaistaleiden muodossa, ilman hienoa kärkeä, ilman hienoa suuntaa. Joskus halkeaman ympärillä ei ole täysin hiilenpoistoa, mutta se on puoliksi poistettu.
Sijainti: Tuotetaan usein karkeassa organisaatiossa, jännityskeskittymässä tai seosaineissa erottelussa.
Jakso: halkeama osa voi olla tummanruskea, ja jopa hapen iho näyttää, tämä johtuu siitä, että halkeama taonta muodonmuutos laajenee ja koskettaa ilmaa.
Syyt: a, raaka-aine viat: jäännöskutistuminen: raaka-aineen läsnä ollessa epätäydellinen sulkeminen huokoset tai reikiä, voi johtaa taonta prosessi vähentää lujuutta materiaalin, helppo tuottaa halkeamia.
b, terässulkeumat: raaka-aineen ei-metalliset sulkeumat, karbidierottelu, heterogeeniset metallisulkeumat jne. voivat heikentää materiaalin jatkuvuutta ja edistää halkeamien muodostumista.
Väärä taontaprosessi:
c, väärä lämmitys: kuumennuslämpötila on liian korkea tai liian matala, mikä voi johtaa jännitysten epätasaiseen jakautumiseen materiaalin sisällä, mikä puolestaan aiheuttaa halkeamia takomisen aikana.
d, väärä muodonmuutos: muodonmuutosnopeus on liian suuri, teräksen plastisuus ei riitä kestämään paineen muotoa, helppo aiheuttaa repeytymistä. Tämä halkeama tapahtuu usein taontavaiheen ja nopean laajenemisen alussa.
e, väärä jäähdytys takomisen jälkeen: jäähdytysnopeus on liian nopea tai liian hidas, voi johtaa materiaalin sisäiseen jännityksen keskittymiseen, mikä laukaisee halkeamia.
f, ei oikea-aikainen lämpökäsittely: kun taonta ei ole oikea-aikainen ja asianmukainen lämpökäsittely, voi johtaa materiaalin sisäinen jännitys ei vapaudu tehokkaasti, mikä lisää halkeiluriskiä.
g, väärä lämpötilan säätö:
Lämmitys- ja jäähdytysprosessissa, jos lämpötilaa ei säädetä kunnolla, se voi johtaa materiaaliin liialliseen sisäiseen jännitykseen, mikä laukaisee halkeilun. Esimerkiksi sammutusprosessissa, jos jäähdytys on liian nopea, voi esiintyä sammutushalkeamia.
h. Materiaalin jännityspitoisuus:
Jos takouksessa on jännityksen keskittymisaluetta, kuten teräviä kulmia ja poikkileikkausmutaatioita, kun jännitys ylittää materiaalin kestokyvyn, se voi johtaa halkeiluihin.