Metalų krekingas yra sudėtingas procesas, susijęs su daugybe veiksnių. Štai keletas pagrindinių priežasčių:
- Pačios medžiagos veiksniai: cheminė sudėtis ir metalografinė struktūra tiesiogiai įtakoja metalo atsparumą smūgiams, pvz., anglies, fosforo, sieros ir kitų elementų padidėjimas sumažins smūginį atsparumą.
- Terminio apdorojimo procesas: netinkamas terminio apdorojimo procesas, pvz., grūdinimas, grūdinimas ir kt., gali sukelti medžiagos mikrostruktūros ir savybių pasikeitimus, taip pablogindamas jos kietumą.
- Vidiniai defektai: intarpai, atsiskyrimas, burbuliukai, vidiniai įtrūkimai ir kiti medžiagos defektai žymiai sumažins jos atsparumą smūgiams ir taps įtempių koncentracijos tašku.
- Mėginio paruošimas ir bandymo sąlygos: mėginio ėmimo kryptis, įpjovos geometrija ir apdorojimo kokybė, bandymo temperatūra ir kt. turės įtakos atsparumui smūgiams.
Metalo įtrūkimai yra viena iš pagrindinių daugelio konstrukcijų gedimo priežasčių, ypač komponentuose, kuriuos veikia didelis įtempis arba didelė apkrova. Atlikus įtrūkimų analizę galima laiku aptikti galimas įtrūkimo problemas, taip išvengiant saugos nelaimingų atsitikimų dėl konstrukcijos gedimo, pvz., lūžių, nuotėkio, griūties ir kt.
Įtrūkimų analizė padeda suprasti įtrūkimų priežastį, plėtimosi greitį ir likusį įtrūkimų trukmę. Imantis atitinkamų remonto ar priežiūros priemonių, galima sulėtinti įtrūkimų plėtimąsi, taip pailginant metalinių detalių tarnavimo laiką bei sumažinant keitimo ir remonto išlaidas.
Metalo įtrūkimų klasifikacija ir skirtumai
Terminio apdorojimo įtrūkimai
Charakteristikos:
Morfologija: terminio apdorojimo įtrūkimai dažnai susidaro martensitinės transformacijos zonoje, todėl jų įtrūkimai gali įtrūkti palei kristalą arba įtrūkti per kristalą. Įtrūkimai gali būti radialiniai, atskira linija arba tinklelis.
Vieta: įtrūkimai paprastai susidaro aštriuose ruošinio kampuose, staigiai pasikeitus skerspjūviui.
Pjūvis: gesinimo plyšio dalis paprastai nėra oksiduota ir gali būti balta, blankiai balta arba šviesiai raudona (vandens rūdys, kurias sukelia gesinimas).
Priežastys:
Įtrūkimai atsiranda, kai gesinimo metu susidarantys dideli įtempiai yra didesni už pačios medžiagos stiprumą ir viršija plastinės deformacijos ribą.
Tai gali būti susiję su tokiais veiksniais kaip per aukšta gesinimo šildymo temperatūra ir per greitas aušinimas.
Terminio apdorojimo įtrūkimų priežastys
a. Medžiagos metalurginė kokybė:
Metalurgijos problemos, tokios kaip susitraukimas ir rimti valcavimo defektai, gali sukelti medžiagų nehomogeniškumą, dėl kurio padidėja gesinimo įtrūkimų rizika.
b. Medžiagos anglies kiekis ir legiravimo elementai: anglies kiekio padidėjimas sumažina martensito atsparumą trūkimui, todėl padidėja polinkis gesinti įtrūkimus.
c. Grūdinimo proceso sąlygos:
Gesinimo šildymo būdas ir netinkamas šildymo greičio reguliavimas, netolygus kaitinimas, per aukšta gesinimo temperatūra gali sukelti gesinimo įtrūkimus.
d. Ruošinio dydis ir forma:
Prie aštrių ruošinio kampų ir staigių skerspjūvio pokyčių lengvai susidaro gesinimo įtrūkimai, nes šiose vietose susidaro įtempių koncentracija. Didelės veleno dalys gesinimo sistemoje, jei neužgesintos, gali įtrūkti dėl šiluminio įtempimo.
e. Vidiniai defektai:
Medžiagoje esantys defektai, tokie kaip garų burbuliukai, intarpai, plaukų linija, baltos dėmės ir kt., veikiant terminiam apdorojimui, gali tapti įtrūkimų priežastimi ir palaipsniui plėstis.
f. Martensito būdingas trapumas:
Martensitui būdingas trapumas yra vidinė gesinimo įtrūkimų priežastis, o tam įtakos turės jo kristalinė struktūra, cheminė sudėtis, metalurginiai defektai ir kt.
Plyšių kalimas
Charakteristikos:
Morfologija: kalimo įtrūkimai susidaro esant aukštai temperatūrai, įtrūkimai yra gana stori ir paprastai būna kelių juostelių pavidalu, be smulkaus galo, be tikslios krypties. Kartais aplink plyšį nėra visiškai dekarbonizuotas, bet iš dalies dekarbonizuotas.
Vieta: dažnai gaminama stambioje organizacijoje, įtempių koncentracijos arba legiravimo elementų segregacijos vietoje.
Skyrius: plyšio dalis gali būti tamsiai ruda, ir net deguonies oda atrodo, taip yra dėl to, kad įtrūkimas kalimo deformacijos plėtimosi ir sąlyčio su oru.
Priežastys: a, žaliavos defektai: likutinis susitraukimas: žaliava, esant nepilnam porų ar skylių uždarymui, gali sukelti kalimo procesą, kad sumažintų medžiagos stiprumą, lengvai susidarys įtrūkimai.
b, plieniniai intarpai: nemetaliniai intarpai žaliavoje, karbido segregacija, heterogeniniai metalo intarpai ir kt., gali susilpninti medžiagos tęstinumą, skatinant plyšių susidarymą.
Netinkamas kalimo procesas:
c, netinkamas kaitinimas: kaitinimo temperatūra per aukšta arba per žema, todėl medžiagoje gali pasiskirstyti netolygus įtempis, o tai savo ruožtu kalimo metu sukelia įtrūkimus.
d, netinkama deformacija: deformacijos greitis per didelis, plieno plastiškumas nepakankamas, kad atlaikytų spaudimo formą, nesunku sukelti plyšimą. Šis įtrūkimas dažnai atsiranda kalimo etapo pradžioje ir greitai plečiasi.
e, netinkamas aušinimas po kalimo: aušinimo greitis yra per greitas arba per lėtas, todėl medžiagoje gali susikaupti vidinis įtempis ir atsirasti įtrūkimų.
f, nėra savalaikis terminis apdorojimas: po to, kai kalimas nėra laiku ir tinkamas terminis apdorojimas, gali būti, kad medžiagos vidinis įtempis nėra veiksmingai paleistas, todėl padidėja įtrūkimų rizika.
g, netinkama temperatūros kontrolė:
Šildymo ir vėsinimo procese, jei temperatūra nėra tinkamai kontroliuojama, tai gali sukelti pernelyg didelį vidinį medžiagos įtempimą, todėl gali atsirasti įtrūkimų. Pavyzdžiui, gesinimo procese, jei aušinimas vyksta per greitai, gali atsirasti gesinimo įtrūkimų.
h. Medžiagos įtempių koncentracija:
Jei kaltyje yra įtempių koncentracijos sritis, pvz., aštrūs kampai ir skerspjūvio mutacijos, kai įtempis viršija medžiagos atsparumą, gali atsirasti įtrūkimų.
