I Toplotna obdelava razpok
Značilnosti:
Morfologija: razpoke toplotne obdelave pogosto nastanejo v območju martenzitne transformacije, zato lahko njihove razpoke počijo vzdolž kristala ali počijo skozi kristal. Razpoke so lahko radialne, ločene linije ali mrežaste.
Lokacija: Razpoke običajno nastanejo na ostrih vogalih obdelovanca, pri nenadnih spremembah prečnega prereza.
Odsek: Odsek razpoke pri gašenju 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.
Metalurške napake, kot so makroskopska segregacija, segregacija trdne raztopine, vodik v trdni raztopini, napake pri kovanju in valjanju, ujetost žlindre, feritno-perlitna organizacija trakov in organizacija karbidnih trakov, lahko delujejo same ali v povezavi z makroskopskimi ali mikroskopskimi notranjimi napetostmi, da povzročijo gašenje razpok.
b. Vsebnost ogljika v materialu in legirni elementi:
Povečanje vsebnosti ogljika bo zmanjšalo lomno trdnost martenzita in s tem povečalo nagnjenost kaljenju razpok.
Legirni elementi, kot so Mn, Cr, V, Mo itd., bodo s povečanjem vsebnosti povečali tudi nagnjenost kaljenju razpok.
Vendar lahko element B učinkovito izboljša kaljivost, medtem ko lahko ustrezna količina redkih zemeljskih elementov zmanjša trenje, potrebno za premikanje dislokacij, kar zmanjša nagnjenost k krhkemu lomu.
c. Pogoji procesa kaljenja:
Neustrezen nadzor nad metodo kaljenja in hitrostjo segrevanja, neenakomerno segrevanje in previsoka temperatura kaljenja lahko povzročijo kaljenje razpok.
Metoda kaljenja hlajenja ni primerna, hitrost hlajenja je prehitra, pogost vzrok je tudi neenakomerno hlajenje, pa tudi neustrezna izbira hladilnega medija.
Kaljenje, preden obdelovanec ni pripravljen za toplotno obdelavo ali neustrezna obdelava, pa tudi popuščanje ni pravočasno, lahko povzroči tudi kaljenje razpok.
d. Velikost in oblika obdelovanca:
Ostri koti obdelovanca, mutacije prečnega prereza so nagnjeni k nastanku kaljenja razpok, ker so ti kraji nagnjeni k koncentraciji napetosti.
Veliki deli gredi so nagnjeni k razpokam zaradi toplotnih obremenitev, če jih pri kaljenju ne uspejo pogasiti.
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 kaljenju, njegova kristalna struktura, kemična sestava, metalurške napake itd. pa bodo vplivale na to.
Razpoke pri gašenju so rezultat kombinacije dejavnikov in jih je treba upoštevati in optimizirati v številnih vidikih, kot so izbira materiala, nadzor procesa, načrtovanje obdelovanca itd., da se zmanjša tveganje za nastanek razpok pri gašenju.
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.
Položaj: pogosto proizvedeno v grobi organizaciji, koncentracija napetosti ali legirni elementi pri segregaciji.
Oddelek: del razpoke je lahko temno rjav ali ima celo videz kisikove kože, to je zato, ker se razpoka pri deformaciji kovanja razširi in pride v stik z zrakom.
Vzroki:
Napake surovin:
Preostalo krčenje: Nepopolnoma zaprte pore ali luknje v surovini lahko povzročijo zmanjšanje trdnosti materiala med postopkom kovanja, kar olajša nastanek razpok.
Vključki v jeklu:
nekovinski vključki, segregacija karbida, heterogeni kovinski vključki v surovini lahko oslabijo kontinuiteto materiala in spodbujajo nastanek razpok.
Nepravilen postopek kovanja:
nepravilno ogrevanje:
temperatura ogrevanja je previsoka ali prenizka, kar lahko povzroči neenakomerno porazdelitev napetosti v materialu, kar posledično povzroči razpoke med kovanjem.
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.
nepravilno hlajenje po kovanju:
hitrost ohlajanja prehitra ali prepočasna, lahko povzroči koncentracijo notranjih napetosti v materialu, kar povzroči razpoke.
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 so v odkovku območja koncentracije napetosti, kot so ostri vogali in mutacije prečnega prereza, ko napetost preseže zmogljivost materiala, lahko povzroči razpoke.
