A fémek repedése összetett folyamat, amely számos tényezőt érint. Íme néhány fő ok:
- Maga az anyag tényezői: a kémiai összetétel és a metallográfiai elrendezés közvetlenül befolyásolja a fém ütésállóságát, mint például a szén, foszfor, kén és egyéb elemek növekedése csökkenti az ütésállóságot.
- Hőkezelési eljárás: a nem megfelelő hőkezelési eljárások, mint pl. a kioltás, temperálás stb., az anyag mikroszerkezetének és tulajdonságainak megváltozásához vezethetnek, ezáltal befolyásolhatják a szívósságát.
- Belső hibák: az anyagon belüli zárványok, szétválás, buborékok, belső repedések és egyéb hibák jelentősen csökkentik annak ütésállóságát és feszültségkoncentrációs ponttá válnak.
- A minta előkészítése és vizsgálati körülményei: a minta mintavételi iránya, a bevágás geometriája és a feldolgozás minősége, a vizsgálati hőmérséklet stb. hatással lesz az ütésállóságra.
A fémrepedések számos szerkezet meghibásodásának egyik fő oka, különösen a nagy igénybevételnek vagy nagy terhelésnek kitett alkatrészeknél. A repedéselemzés révén az esetleges repedési problémák időben észlelhetők, így elkerülhetők a szerkezeti meghibásodások okozta biztonsági balesetek, mint például törés, szivárgás, omlás stb.
A repedéselemzés segít megérteni a repedések okát, tágulási sebességét és hátralévő élettartamát. Megfelelő javítási vagy karbantartási intézkedésekkel lassítható a repedések tágulása, így meghosszabbítható a fém alkatrészek élettartama, és csökkennek a csere-javítási költségek.
Fémrepedések osztályozása és különbsége
Hőkezelési repedések
Jellemzők:
Morfológia: a martenzites átalakulási zónában gyakran keletkeznek hőkezelési repedések, így repedéseik a kristály mentén vagy a kristályon keresztül repedhetnek. A repedések lehetnek sugárirányúak, külön vonalak vagy hálók.
Elhelyezkedés: A munkadarab éles sarkainál általában repedések képződnek a keresztmetszet hirtelen megváltozásakor.
Metszet: Az oltórepedés szakasza általában nem oxidálódott, és lehet fehér, tompafehér vagy világosvörös (az oltás által okozott vízrozsda).
Okoz:
Repedés akkor következik be, amikor a kioltás során keletkező nagy feszültségek nagyobbak, mint az anyag saját szilárdsága, és meghaladják a képlékeny alakváltozási határt.
Ez összefügghet olyan tényezőkkel, mint a túl magas kioltási fűtési hőmérséklet és a túl gyors hűtés.
A hőkezelési repedések okai
a. Anyagkohászati minőség:
A kohászati problémák, mint például a zsugorodás és a súlyos hengerlési hibák anyagi inhomogenitást okozhatnak, ami növeli a kioltó repedések kockázatát.
b. Anyagszéntartalom és ötvözőelemek: a széntartalom növekedése csökkenti a martenzit törési szilárdságát, ezáltal növeli a repedések kioltásának hajlamát.
c. A kioltási folyamat feltételei:
Az oltási fűtési módszer és a fűtési sebesség helytelen szabályozása, az egyenetlen fűtés, a túl magas oltási hőmérséklet oltási repedésekhez vezethet.
d. A munkadarab mérete és alakja:
A munkadarab éles sarkainál könnyen keletkeznek kioltó repedések és a keresztmetszet hirtelen megváltozása, mert ezeken a helyeken hajlamosak a feszültségkoncentrációra. Nagy tengelyrészek az edzésben, ha nem oltják ki, hajlamosak a termikus feszültség okozta repedésekre.
e. Belső hibák:
Az anyagon belüli hibák, mint például gőzbuborékok, zárványok, hajszálak, fehér foltok stb., hőkezelés hatására repedések forrásává válhatnak, és fokozatosan kitágulhatnak.
f. Martenzit belső ridegség:
A kioltó repedések belső oka a martenzit belső ridegsége, amelyre hatással lesz kristályszerkezete, kémiai összetétele, kohászati hibái stb.
Repedések kovácsolása
Jellemzők:
Morfológia: a kovácsolási repedések magas hőmérsékleten keletkeznek, a repedések viszonylag vastagok és általában több csík formájában léteznek, finom hegy nélkül, finom irány nélkül. Néha a repedés körül nincs teljesen szénmentes, hanem félig szénmentes.
Elhelyezkedés: Gyakran durva szerveződésben, feszültségkoncentrációban vagy ötvözőelemekben állítják elő a szegregációnál.
Szakasz: repedés szakasz lehet sötétbarna, és még oxigénes bőr is megjelenik, ez azért van, mert a repedés a kovácsolás deformációjában tágul és érintkezik a levegővel.
Okai: a, nyersanyaghibák: visszamaradó zsugorodás: a nyersanyag a pórusok vagy lyukak hiányos lezárása esetén a kovácsolási folyamathoz vezethet, hogy csökkentse az anyag szilárdságát, könnyen repedések keletkezhetnek.
b, acélzárványok: az alapanyagban lévő nem fémes zárványok, keményfém elkülönülés, heterogén fémzárványok stb., gyengíthetik az anyag folytonosságát, elősegítve a repedések kialakulását.
Nem megfelelő kovácsolási eljárás:
c, nem megfelelő melegítés: a melegítési hőmérséklet túl magas vagy túl alacsony, ami az anyagon belüli feszültségek egyenetlen eloszlásához vezethet, ami viszont repedéseket okoz a kovácsolás során.
d, nem megfelelő alakváltozás: túl nagy az alakváltozási sebesség, az acél plaszticitása nem elég ahhoz, hogy ellenálljon a nyomás alakjának, könnyen szakadást okoz. Ez a repedés gyakran a kovácsolás és a gyors tágulás kezdetén jelentkezik.
e, nem megfelelő hűtés kovácsolás után: a hűtési sebesség túl gyors vagy túl lassú, belső feszültségkoncentrációhoz vezethet az anyagban, ami repedéseket okozhat.
f, nem időben történő hőkezelés: a kovácsolás nem időszerű és megfelelő hőkezelése után az anyag belső feszültsége nem szabadul fel hatékonyan, ami növeli a repedés kockázatát.
g, nem megfelelő hőmérséklet-szabályozás:
A fűtési és hűtési folyamat során, ha a hőmérsékletet nem szabályozzák megfelelően, az túlzott belső feszültséghez vezethet az anyagban, ami repedést válthat ki. Például a Quenching folyamatban, ha a hűtés túl gyors, oltási repedések léphetnek fel.
h. Anyagfeszültség-koncentráció:
Ha a kovácsolásban feszültségkoncentrációs terület van, például éles sarkok és keresztmetszeti mutációk, amikor a feszültség meghaladja az anyag ellenálló képességét, az repedéshez vezethet.
