Krekiranje kovin je kompleksen proces, ki vključuje številne dejavnike. Sledi nekaj glavnih razlogov:
- Dejavniki samega materiala: kemična sestava in metalografska organizacija neposredno vplivata na udarno žilavost kovine, kot so povečanje vsebnosti ogljika, fosforja, žvepla in drugih elementov bo zmanjšalo udarno žilavost.
- Postopek toplotne obdelave: neustrezen postopek toplotne obdelave, kot je kaljenje, popuščanje itd., lahko povzroči spremembe v mikrostrukturi in lastnostih materiala, kar vpliva na njegovo žilavost.
- Notranje napake: vključki, segregacija, mehurčki, notranje razpoke in druge napake znotraj materiala bodo znatno zmanjšale njegovo udarno žilavost in postale točka koncentracije napetosti.
- Priprava vzorca in preskusni pogoji: smer vzorčenja vzorca, geometrija zareze in kakovost obdelave, preskusna temperatura itd. bodo vplivali na udarno žilavost.
Pokanje kovine je eden od glavnih vzrokov za okvaro v mnogih strukturah, zlasti v komponentah, ki so izpostavljene velikim napetostim ali velikim obremenitvam. Z analizo razpok je mogoče pravočasno odkriti morebitne težave z razpokami in se tako izogniti varnostnim nesrečam, ki jih povzroči strukturna okvara, kot so zlom, puščanje, zrušitev itd.
Analiza razpok pomaga razumeti vzrok, hitrost širjenja in preostalo življenjsko dobo razpok. Z ustreznimi popravili ali vzdrževalnimi ukrepi lahko upočasnimo širjenje razpok, s čimer podaljšamo življenjsko dobo kovinskih delov in zmanjšamo stroške zamenjave in popravil.
Razvrstitev in razlika kovinskih razpok
Razpoke pri toplotni obdelavi
Značilnosti:
Morfologija: razpoke toplotne obdelave pogosto nastanejo v coni martenzitne transformacije, zato lahko njihove razpoke počijo vzdolž kristala ali počijo skozi kristal. Razpoke so lahko radialne, ločene linije ali mreže.
Lokacija: Razpoke običajno nastanejo na ostrih vogalih obdelovanca, pri nenadnih spremembah prečnega prereza.
Odsek: Odsek razpoke pri kaljenju običajno ni oksidiran in je lahko bel, motno bel ali svetlo rdeč (vodna rja, ki jo povzroči kaljenje).
Vzroki:
Do razpok pride, ko so velike napetosti, ki nastanejo med kaljenjem, večje od lastne trdnosti materiala in presežejo mejo plastične deformacije.
Lahko je povezano z dejavniki, kot sta previsoka temperatura segrevanja kaljenja in prehitro ohlajanje.
Vzroki za razpoke toplotne obdelave
a. Metalurška kakovost materiala:
Metalurške težave, kot so krčenje in resne napake pri valjanju, lahko povzročijo nehomogenosti materiala, ki povečajo tveganje za nastanek razpok pri kaljenju.
b. Vsebnost ogljika v materialu in legirni elementi: povečanje vsebnosti ogljika zmanjša lomno trdnost martenzita in s tem poveča nagnjenost k razpokam pri gašenju.
c. Pogoji procesa kaljenja:
Metoda kaljenja ogrevanja in neustrezen nadzor hitrosti segrevanja, neenakomerno segrevanje, previsoka temperatura kaljenja lahko povzročijo razpoke pri kaljenju.
d. Velikost in oblika obdelovanca:
Na ostrih vogalih obdelovanca in nenadnih spremembah prereza zlahka nastanejo gasilne razpoke, ker so ta mesta nagnjena k koncentraciji napetosti. Veliki deli gredi v kaljenju, če niso kaljeni, so nagnjeni k razpokam zaradi toplotne obremenitve.
e. Notranje napake:
Napake, ki obstajajo v materialu, kot so parni mehurčki, vključki, lasna linija, bele lise itd., lahko postanejo vir razpok pod vplivom obremenitve toplotne obdelave in se postopoma širijo.
f. Lastna krhkost martenzita:
Lastna krhkost martenzita je notranji vzrok za nastanek razpok pri gašenju, njegova kristalna struktura, kemična sestava, metalurške napake itd. pa bodo vplivale na to.
Kovanje razpok
Značilnosti:
Morfologija: razpoke pri kovanju nastanejo pri visokih temperaturah, razpoke so razmeroma debele in na splošno obstajajo v obliki več trakov, brez fine konice, brez fine smeri. Včasih okoli razpoke ni popolnoma razogljičeno, ampak delno razogljičeno.
Lokacija: Pogosto se proizvaja v grobi organizaciji, koncentraciji napetosti ali legirnih elementov pri segregaciji.
Odsek: odsek razpoke je lahko temno rjav in se pojavi celo kisikova koža, to je zato, ker se razpoka v deformaciji kovanja razširi in pride v stik z zrakom.
Vzroki: a, napake surovin: preostalo krčenje: surovina v prisotnosti nepopolnega zaprtja por ali lukenj lahko privede do postopka kovanja, da se zmanjša trdnost materiala, enostavno nastanejo razpoke.
b, jekleni vključki: nekovinski vključki v surovini, segregacija karbida, heterogeni kovinski vključki itd., lahko oslabijo kontinuiteto materiala in spodbujajo nastanek razpok.
Nepravilen postopek kovanja:
c, nepravilno segrevanje: temperatura segrevanja je previsoka ali prenizka, kar lahko povzroči neenakomerno porazdelitev napetosti v materialu, kar posledično povzroči razpoke med kovanjem.
d, nepravilna deformacija: stopnja deformacije je prevelika, plastičnost jekla ni dovolj, da bi vzdržala obliko tlaka, lahko povzroči zlom. Ta razpoka se pogosto pojavi na začetku faze kovanja in hitrega širjenja.
e, nepravilno hlajenje po kovanju: hitrost hlajenja je prehitra ali prepočasna, lahko povzroči koncentracijo notranjih napetosti v materialu, kar povzroči razpoke.
f, nepravočasna toplotna obdelava: po kovanju ni pravočasna in ustrezna toplotna obdelava, lahko povzroči, da notranja napetost materiala ni učinkovito sproščena, kar poveča tveganje za razpoke.
g, neustrezen nadzor temperature:
Če temperatura v procesu ogrevanja in hlajenja ni ustrezno nadzorovana, lahko povzroči čezmerno notranjo napetost v materialu in tako sproži razpoke. Na primer, v procesu kaljenja, če je ohlajanje prehitro, lahko pride do razpok pri kaljenju.
h. Koncentracija materialne napetosti:
Če je v odkovku območje koncentracije napetosti, kot so ostri vogali in mutacije prečnega prereza, ko napetost preseže zmožnost vzdržljivosti materiala, lahko povzroči razpoke.