În producția, prelucrarea și aplicarea materialelor metalice, fisurile sunt un defect comun care afectează grav performanța și durata de viață a materialelor. Apariția fisurilor nu numai că va reduce rezistența, duritatea și durata de viață a materialului la oboseală, dar poate provoca și accidente de fractură, ceea ce duce la pericole grave de siguranță. Prin urmare, este important să distingem și să identificăm cu precizie fisurile de materie primă, fisurile de tratament termic și fisurile de forjare pentru a asigura calitatea produsului, a optimiza procesul de producție și a preveni accidentele de siguranță.
I. Fisuri de materie primă
1. Caracteristici
Fisurile de materie primă există de obicei în materia primă, cu o varietate de forme, cum ar fi linii drepte, linii pliate, plasă sau formă neregulată. Aceste fisuri pot fi cauzate de incluziuni, bule, organizare neuniformă sau defecte de topire în procesul de producție a materiei prime. Fisurile prezintă adesea o schimbare distinctă de culoare, cum ar fi oxidarea, coroziunea sau colorarea, iar suprafața fisurilor este relativ aspră, adesea însoțită de fragmente minuscule sau vârfuri de fisuri.
2. Geneza
Cauzele fisurilor în materiile prime sunt complexe și variate:
- Proces de topire inadecvat: Controlul inadecvat al temperaturii și timpului de topire, rezultând în distribuția neuniformă a elementelor de aliere, segregare sau incluziuni.
- Defecte de turnare: Controlul inadecvat al temperaturii în timpul turnării, matrițe proiectate prost sau viteze mari de turnare pot duce la bule de gaz sau incluziuni care nu pot fi complet aerisite, care se pot dezvolta în fisuri.
- Depozitarea si transportul materiilor prime: depozitarea prelungita in mediu umed, manipularea necorespunzatoare sau presiunea de stivuire pot duce la concentrarea tensiunilor in interiorul materiilor prime, ceea ce poate duce la fisuri.
3. Metode de distincție
Fisurile din materiile prime pot fi de obicei identificate prin observare vizuală, analiză microscopică metalurgică sau inspecție cu raze X. Fisurile sunt adesea localizate în interiorul sau pe suprafața materiei prime și sunt semnificativ diferite de organizarea, culoarea și starea suprafeței materialului.
II. Fisuri de tratament termic
1. Caracteristici
Fisura de tratament termic este în procesul de tratare termică a materialului din cauza transformării organizaționale, concentrarea tensiunilor sau schimbarea temperaturii este prea rapidă și produce fisuri. Aceste fisuri sunt de obicei prezentate de-a lungul limitelor de granule sau prin caracteristicile de distribuție a cristalului, iar direcția fisurii este adesea în concordanță cu direcția tensiunii. Suprafața fisurilor tratate termic este netedă, uneori cu o culoare de oxidare.
2. Cauze
Formarea fisurilor de tratament termic este legată de următorii factori:
- Concentrarea tensiunilor: Tensiunile termice sunt generate de schimbările de temperatură ale materialului în timpul tratamentului termic. Dacă există defecte sau organizare neuniformă în material, aceasta poate duce la concentrarea tensiunilor și formarea de fisuri.
- Transformarea țesuturilor: La unele metale, în timpul încălzirii sau răcirii rapide, transformarea țesuturilor poate fi însoțită de modificări de volum, ducând la creșterea tensiunilor interne, ceea ce poate duce la fisuri.
- Viteza de încălzire și răcire: Viteza de încălzire, viteza de răcire sau selecția necorespunzătoare a mediului de încălzire pot duce la distribuția neuniformă a tensiunilor interne în material, ducând la formarea de fisuri.
3. Metode de distincție
Identificarea fisurilor de tratament termic se bazează, de obicei, pe analiza microscopiei metalurgice, observarea microscopiei electronice cu scanare (SEM) și testarea proprietăților mecanice. Prin observarea morfologiei fisurii, locației și relației cu țesutul, combinate cu parametrii procesului de tratament termic, tipul de fisură poate fi apreciat mai precis.
III. Forjare fisuri
1. Caracteristici
Fisura de forjare se află în procesul de forjare a materialului din cauza deformării inegale, concentrării tensiunilor sau a designului matriței și fisurilor. Aceste fisuri sunt de obicei extinse de-a lungul direcției de forjare, iar fisurile sunt însoțite de linii evidente de curgere de forjare pe ambele părți. Suprafața fisurilor de forjare este aspră, adesea cu straturi de oxid și pliuri de forjare.
2. Cauze
Principalele cauze ale fisurilor de forjare includ:
- Deformare neuniformă: în timpul procesului de forjare, materialul este deformat neuniform din cauza distribuției neuniforme a temperaturii, a diferențelor de rate de deformare sau a formelor matrițelor proiectate necorespunzător, rezultând deformare neuniformă și concentrații de tensiuni.
- Probleme de proiectare a matriței: designul matriței este nerezonabil, cum ar fi raza colțului rotund este prea mică, golul matriței este nepotrivit sau selectarea necorespunzătoare a materialelor matriței, poate duce la fisuri în procesul de forjare.
- Funcționare necorespunzătoare: lubrifierea slabă în timpul forjarii, temperatură prea ridicată sau prea scăzută, viteza prea mare de forjare etc., pot declanșa fisuri.
3. Metode de distincție
Identificarea fisurilor de forjare se bazează de obicei pe observarea macroscopică, analiza microscopului metalurgic și testarea proprietăților mecanice. Observând forma fisurii, locația, relația cu linia de curgere a forjarii și oxidarea în interiorul fisurii, combinate cu parametrii procesului de forjare, puteți judeca mai precis tipul de fisură.
În al patrulea rând, metoda de distincție cuprinzătoare
Pentru a distinge cu precizie între fisurile de materii prime, fisurile de tratament termic și fisurile de forjare, următoarele metode pot fi utilizate cuprinzător:
1. macro-observare: prin observarea formei fisurii, locației, culorii și stării suprafeței, judecata inițială a tipului de fisură.
2. Analiza microscopiei metalografice: folosind microscopia metalografică pentru a observa structura organizatorică a fisurii, relația cu țesutul înconjurător și caracteristicile interiorului fisurii, pentru a confirma în continuare tipul fisurii.
3. Observarea la microscopul electronic cu scanare (SEM): observați morfologia microscopică a fisurii, caracteristicile suprafeței de fractură și distribuția elementelor în interiorul fisurii prin SEM, ceea ce oferă o bază mai precisă pentru aprecierea tipului de fisură.
4. Test de proprietăți mecanice: prin măsurarea proprietăților mecanice, cum ar fi duritatea, rezistența la tracțiune, rezistența la curgere și rezistența la impact ale materialului, combinate cu morfologia și locația fisurilor, se analizează cuprinzător tipul și cauza fisurilor.
5. Analiza parametrilor procesului: în combinație cu procesul de producție a materiilor prime, procesul de tratare termică și parametrii procesului de forjare, analizează posibilele motive pentru formarea fisurilor și oferă indicii importante pentru identificarea fisurilor.
