Metallide lõhenemine on keeruline protsess, mis hõlmab mitmeid tegureid. Mõned peamised põhjused on järgmised.
- Materjali enda tegurid: keemiline koostis ja metallograafiline korraldus mõjutavad otseselt metalli löögikindlust, näiteks süsiniku, fosfori, väävli ja muude elementide suurenemine vähendab löögitugevust.
- Kuumtöötlusprotsess: ebaõige kuumtöötlusprotsess, nagu karastamine, karastamine jne, võib põhjustada muutusi materjali mikrostruktuuris ja omadustes, mõjutades seeläbi selle sitkust.
- Sisemised vead: kandmised, eraldumine, mullid, sisemised praod ja muud materjali defektid vähendavad oluliselt selle löögikindlust ja muutuvad pinge kontsentratsioonipunktiks.
- Proovi ettevalmistamine ja katsetingimused: proovide võtmise suund, sälgu geomeetria ja töötlemise kvaliteet, katsetemperatuur jne mõjutavad löögitugevust.
Metalli pragunemine on üks peamisi rikke põhjusi paljudes konstruktsioonides, eriti komponentides, mis on allutatud suurele pingele või suurele koormusele. Pragude analüüsi abil saab võimalikke pragunemisprobleeme õigeaegselt tuvastada, vältides nii konstruktsiooni riketest põhjustatud ohutusõnnetusi, nagu murd, leke, kokkuvarisemine jne.
Pragude analüüs aitab mõista pragude põhjust, paisumiskiirust ja järelejäänud eluiga. Asjakohaste remondi- või hooldusmeetmete rakendamisega saab pidurdada pragude laienemist, pikendades seeläbi metallosade kasutusiga ning vähendades vahetus- ja remondikulusid.
Metallpragude klassifikatsioon ja erinevus
Kuumtöötluspraod
Omadused:
Morfoloogia: kuumtöötlemispraod tekivad sageli martensiitsete transformatsioonitsoonis, mistõttu võivad nende praod piki kristalli või läbi kristalli praguneda. Praod võivad olla radiaalsed, eraldi jooned või võrgud.
Asukoht: Tavaliselt kipuvad tekkima praod tooriku teravatesse nurkadesse, ristlõike järskude muutuste korral.
Sektsioon: karastusprao osa ei ole tavaliselt oksüdeerunud ja võib olla valge, tuhmvalge või helepunane (jahutusest põhjustatud veerooste).
Põhjused:
Pragunemine tekib siis, kui karastamise käigus tekkivad suured pinged on suuremad kui materjali enda tugevus ja ületavad plastilise deformatsiooni piiri.
See võib olla seotud selliste teguritega nagu liiga kõrge summutamise kuumutustemperatuur ja liiga kiire jahutamine.
Kuumtöötlemise pragude põhjused
a. Materjali metallurgiline kvaliteet:
Metallurgilised probleemid, nagu kokkutõmbumine ja tõsised valtsimisdefektid, võivad põhjustada materjali ebahomogeensust, mis suurendab karastuspragude tekkimise ohtu.
b. Materjali süsinikusisaldus ja legeerivad elemendid: süsinikusisalduse suurenemine vähendab martensiidi purunemistugevust, suurendades seeläbi pragude kustutamise kalduvust.
c. Karastusprotsessi tingimused:
Karastuskuumutusmeetod ja soojenduskiiruse ebaõige reguleerimine, ebaühtlane kuumutamine, liiga kõrge karastustemperatuur võivad põhjustada karastuspragusid.
d. Töödeldava detaili suurus ja kuju:
Tooriku teravatesse nurkadesse ja äkilistele ristlõike muutustele tekivad kergesti karastuspraod, kuna need kohad on altid pingete koondumisele. Suured võlli osad karastusseadmes, kui need pole kustutatud, võivad tekkida termilise pinge põhjustatud praod.
e. Sisemised vead:
Materjalis esinevad defektid, nagu aurumullid, lisandid, juuksepiir, valged laigud jne, võivad kuumtöötlemise mõjul muutuda pragude allikaks ja järk-järgult laieneda.
f. Martensiidi olemuslik rabedus:
Martensiidi olemuslik rabedus on karastavate pragude sisemine põhjus ning seda mõjutavad selle kristallstruktuur, keemiline koostis, metallurgilised vead jne.
Pragude sepistamine
Omadused:
Morfoloogia: sepispraod tekivad kõrgel temperatuuril, praod on suhteliselt paksud ja esinevad üldiselt mitme ribana, ilma peene otsata, ilma peene suunata. Mõnikord ei ole pragu ümber täielikult dekarbureeritud, vaid osaliselt dekarbureeritud.
Asukoht: toodetakse sageli jämedas organisatsioonis, pinge kontsentratsiooni või legeerivate elementide eraldamisel.
Sektsioon: pragude osa võib olla tumepruun ja isegi hapnik nahk ilmub, see on tingitud pragu sepistamise deformatsiooni laienemisest ja kokkupuutest õhuga.
Põhjused: a, tooraine defektid: järelejäänud kokkutõmbumine: pooride või aukude mittetäieliku sulgemise korral võib tooraine põhjustada materjali tugevuse vähendamiseks sepistamisprotsessi, kergesti tekkivaid pragusid.
b, terasest lisandid: mittemetallilised lisandid tooraines, karbiidide eraldamine, heterogeensed metallisulused jne võivad nõrgendada materjali järjepidevust, soodustades pragude teket.
Vale sepistamisprotsess:
c, vale kuumutamine: kuumutustemperatuur on liiga kõrge või liiga madal, mis võib põhjustada pinge ebaühtlast jaotumist materjali sees, mis omakorda tekitab sepistamise ajal pragusid.
d, vale deformatsioon: deformatsioonikiirus on liiga suur, terase plastilisus ei ole survekuju vastupidamiseks piisav, kergesti puruneb. See pragu tekib sageli sepistamisetapi ja kiire laienemise alguses.
e, vale jahutamine pärast sepistamist: jahutuskiirus on liiga kiire või liiga aeglane, võib põhjustada materjali sisemise pinge kontsentratsiooni, mis põhjustab pragude tekkimist.
f, mitte õigeaegne kuumtöötlemine: pärast sepistamise ei ole õigeaegne ja asjakohane kuumtöötlemine, võib põhjustada materjali sisepinge ei vabane tõhusalt, suurendades seega pragunemise ohtu.
g, ebaõige temperatuuri reguleerimine:
Kui temperatuuri ei kontrollita korralikult, võib kütte- ja jahutamisprotsessis põhjustada materjalis liigset sisemist pinget, mis põhjustab pragunemise. Näiteks jahutusprotsessis võivad liiga kiire jahutamise korral tekkida karastuspraod.
h. Materjali pinge kontsentratsioon:
Kui sepis on pingekontsentratsiooni piirkond, näiteks teravad nurgad ja ristlõike mutatsioonid, kui pinge ületab materjali vastupidavuse, võib see põhjustada pragunemist.