Что такое микротрещины в металле

Обновлено: 16.05.2024

3.8 трещина: Дефект поверхности, представляющий собой разрыв металла.

3.10 трещина: Дефект поверхности, представляющий собой разрыв металла.

Дефект, характеризующийся локальным разделением пленки

3.5 Трещина - дефект огнеупорного изделия в виде разрыва целостности материала шириной свыше 0,5 мм (ГОСТ 28833).

3.23.4 трещина: Разрыв в бриллианте полностью внутренний либо выходящий на поверхность.

3.11 трещина: Разрыв изделия без разрушения его на части.

Поверхностный разрыв плоских слоев гофрированного картона

трещина: Узкое углубление на поверхности, образовавшееся в результате нарушения естественной однородности поверхности куска мыла.

3.12 трещина: Нарушение целостности стекла, проходящее через всю толщину.

3.2 трещина (crack): Разрыв битумного вяжущего на поверхности материала до основы или по всей толщине материала.

3.3 трещина (crack): Разрыв покровного слоя образца материала до основы (для основных материалов) или разрыв образца по всей толщине (для безосновных материалов).

3.2 трещина: Разрыв покровного слоя полотна материала до основы.

3.2 трещина (crack): Разрыв на поверхности или по всей толщине материала, при этом материал расходится по всей глубине трещины.

3.4 трещина: Нарушение сплошности (разрыв) горной породы.

Нарушение целостности стекла, проходящее через всю толщину

3.18 трещина: Разрыв изделия без разрушения его на части, шириной раскрытия более 0,5 мм.

3.11 трещина: Нарушение целостности стекла, проходящее через всю толщину.

Дефект в виде разрыва или надрыва тела слитка вследствие затрудненной усадки металла

3.6 трещина : Дефект поверхности, представляющий собой разрыв металла.

3.1 трещина: Дефект в виде локального разрыва металла разного размера и любого направления.

3.1 трещина: Дефект в виде локального разрыва металла различной величины, имеющего любое направление.

3.4 трещина: Дефект в виде локального разрыва металла различной величины, имеющего любое направление.

3.48 Трещина : дефект в виде разрыва (несплошности) металла, геометрия которого определяется двумя размерами (протяженность, глубина).

3.12 трещина: Щель, узкое углубление на поверхности листа.

3.3 трещина: Дефект изделия в виде нарушения его целостности.

3.5 трещина: Дефект поверхности, представляющий собой разрыв металла.

3.5 трещина: Дефект поверхности в виде локального разрыва металла различного размера произвольного направления.

3.10 трещина : Разрыв изделия без разрушения его на части (пункт 3.11 ГОСТ 530 [32]).

Щель, узкое углубление, расположенное на поверхности изделия, шириной более 1 мм

Полость, образованная без удаления материала двумя соединенными внутри тела поверхностями, которые при отсутствии в нем напряжений удалены друг от друга на расстояния, во много раз меньше протяженности самой полости

Смотри также родственные термины:

3.6 трещина (брешь, прорыв) в корпусе в условиях паровой фазы: Отверстие определенного диаметра в корпусе оборудования в условиях наличия паровой фазы (выше уровня жидкости, если присутствует жидкая фаза), ведущее к непрерывной утечке.

Примечание - Это отверстие может быть результатом механического напряжения, вызванного внешними или внутренними причинами или ухудшением механических свойств структуры. Это критическое событие включает также прорыв в оборудовании, когда твердый материал находится во взвешенном состоянии в воздухе или газе.

3.6 трещина (брешь, прорыв) в корпусе в условиях паровой фазы: Отверстие определенного диаметра в корпусе оборудования в условиях паровой фазы (выше уровня жидкости, если присутствует жидкая фаза), ведущее к непрерывной утечке.

Примечание - Это отверстие может быть результатом механического напряжения, вызванного внешними или внутренними причинами или ухудшением механических свойств структуры. Это критическое событие включает в себя также прорыв в оборудовании, когда твердый материал находится во взвешенном состоянии в воздухе или газе.

3.5 трещина (прорыв) в корпусе в условиях жидкой фазы: Отверстие определенного диаметра в корпусе оборудования в условиях наличия жидкой фазы (ниже уровня жидкости), ведущее к непрерывной утечке.

3.5 трещина (прорыв) в корпусе в условиях жидкой фазы: Отверстие определенного диаметра в корпусе оборудования в условиях жидкой фазы (ниже уровня жидкости), ведущее к непрерывной утечке.

28. Трещина в древесине

Разрыв древесины вдоль волокон

21. Трещина в изделии из пластмассы

F. Zone séche, zone insuffisamment

Дефект, характеризующийся локальным, разделением пластмассы в изделии

Трещина кристаллизационная

16. Трещина напряжения

Ндп. Продольная трещина

Закалочная трещина

Трещина деформации

Трещина охлаждения

Трещина от правки

Холодная трещина

Термическая трещина

F. Crique de tension

Дефект поверхности, представляющий собой разрыв металла, идущий вглубь под прямым углом к поверхности, образовавшийся вследствие напряжений, связанных со структурными превращениями или неравномерным нагревом и охлаждением.

Примечание.На микрошлифе трещина напряжения имеет разветвленный конец и проходит по границам зерен. Окисление и обезуглероживание в зоне дефекта происходит только при последующем нагреве.

Направленный в глубь металла разрыв, часто под прямым углом к поверхности, образовавшийся вследствие объемных изменений, связанных со структурными превращениями или с нагревом и охлаждением металла

186. Трещина сварного соединения

Дефект сварного соединения в виде разрыва в сварном шве и (или) прилегающих к нему зонах

Трещина сварного соединения

Дефект сварного соединения в виде разрыва металла в сварном шве и (или) прилегающих к нему зонах термического влияния и основного металла

Трещина сварного соединения.

Дефект сварного соединения в виде разрыва металла в сварном шве и (или) прилегающих к нему зонах сварного соединения и основного металла

Трещина сварного соединения. Трещина

34. Трещина усушки

Радиально направленная трещина, возникающая в срубленной древесине при сушке (черт. 10).

Примечание. От метиковых и морозных трещин отличается меньшей протяженностью по длине сортимента (обычно не более 1 м) и меньшей глубиной

Сетка паутинообразных разрывов или отдельных произвольно направленных поверхностных разрывов, образовавшихся при шлифовке металла. Очень тонкие, извилистые и проникающие в глубь металла зигзагами или ступеньками с ответвлениями

Полезное

Смотреть что такое "трещина" в других словарях:

Трещина — – полость, образованная без удаления материала двумя соединенными внутри тела поверхностями, которые при отсутствии в нем напряжений удалены друг от друга на расстояния, во много раз меньше протяженности самой полости. [ГОСТ 29167 91]… … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов

ТРЕЩИНА — ТРЕЩИНА, трещины, жен. 1. Щель, расселина, образовавшаяся на поверхности расщепившегося, расколовшегося твердого предмета. Трещина в стене. Трещина на коже. Дать трещину (треснуть). Скала дала трещину. 2. перен. Разлад, отчуждение между двумя… … Толковый словарь Ушакова

трещина — См … Словарь синонимов

ТРЕЩИНА — ТРЕЩИНА, отвесные или почти отвесные расселины в горных породах. Чаще всего появляются в ОСАДОЧНЫХ ПОРОДАХ, таких как известняк, вдоль слабых мест, появившихся вследствие сжатия или эрозии. Влияют на структуру скал и эскарпов (внутренних… … Научно-технический энциклопедический словарь

ТРЕЩИНА — ТРЕЩИНА, ы, жен. Щель, узкое углубление на поверхности. Т. в стене. Льдина дала трещину. В отношениях друзей образовалась т. (перен.: возник разлад). | уменьш. трещинка, и, жен. | прил. трещинный, ая, ое (спец.). Толковый словарь Ожегова. С.И.… … Толковый словарь Ожегова

ТРЕЩИНА — (Crack) узкая полоса воды в сплошном льду, образовавшаяся под влиянием ветра, приливо отливных явлений, температурных изменений и других причин. Самойлов К. И. Морской словарь. М. Л.: Государственное Военно морское Издательство НКВМФ Союза ССР,… … Морской словарь

ТРЕЩИНА — см. Трещины. Геологический словарь: в 2 х томах. М.: Недра. Под редакцией К. Н. Паффенгольца и др.. 1978 … Геологическая энциклопедия

Трещина — скальная – разрыв в толще горных пород без смещения блоков. В практике путешествующих – разрыв в скалах, куда можно забить скальный крюк, но нельзя просунуть пальцы. (с) А.А. Алексеев, Горообразование и горный рельеф … Энциклопедия туриста

трещина — Полость, образованная без удаления материала двумя соединенными внутри тела поверхностями, которые при отсутствии в нем напряжений удалены друг от друга на расстояния, во много раз меньше протяженности самой полости. [ГОСТ 28013 89] Тематики… … Справочник технического переводчика

трещина — Разрыв сплошных горных пород без смещения разобщенных частей относительно друг друга … Словарь по географии

Трещины

Описание. Линейные нарушения сплошности на поверхности горячекатаных прутков и профилей, а также катаной проволоки, расположенные чаще всего в продольном направлении и проходящие перпендикулярно или наклонно в глубь материала. Их возникновение и распределение обусловлены самыми различными причинами.

1. Трещины, образовавшиеся вследствие неправильной калибровки при горячей прокатке, ориентированные в продольном направлении. Обычно тонкие, короткие, встречаются в большом количестве.

2. Тонкие трещины, расположенные на равном расстоянии друг от друга, возникающие вследствие изменения (чаще посадки) калибра при горячей прокатке. Могут быть распределены по всему объему.

3. Тонкие трещины от проскальзывания в калибре; могут быть короткими или длинными; распределены беспорядочно по объему.

4. Краевые (идущие от ребер) трещины на профилях или на прутках, имеющих сечение, отличающееся от круглого; они проходят перпендикулярно или под углом к направлению прокатки и имеют преимущественно извилистую форму.

5. Трещины обусловленные сотовыми (подкорковыми) пузырями; неравномерно распределены по поверхности в продольном направлении.

6. Трещины, возникшие от остаточных напряжений. Лишь в редких случаях они прямолинейны и расположены параллельно продольной оси. Чаще всего сильно искривлены, частично доходят до сердцевины.

7. Трещины, обусловленные подкорковыми порами; распределены по поверхности неравномерно и вытянуты в продольном направлении; имеют малую протяженность и чаще всего очень тонкие.

1. Одновременная осадка и уширение (сжимающие и растягивающие напряжения) при прокатке (неблагоприятная калибровка).

2. Углубления, возникающие при прокатке из-за дефектной поверхности прокатных валков. Слишком большое различие в диаметрах одновременно работающих (сопряженных) валков.

6. Остаточные (внутренние) напряжения, возникающие в материале из-за слишком быстрого нагрева или охлаждения, а также в процессе деформации (например, от скручивания) или при травлении (водород).

7. Изложницы с горячими трещинами; газовыделение из-за поглощения влаги или водорода; слишком быстрая разливка.

1. Создание правильной калибровки и соблюдение технологии горячей прокатки стем, чтобы исключить возможность одновременной сильной осадки и уширения; особое внимание следует обращать на это в последних проходах.

Не создавать углублений на поверхности прутка при прокатке, не использовать прокатные валки со слишком глубокими насечками.

4. Оптимальные температуры нагрева и прокатки, nbsp;соответствующие данной марке стали и поперечному сечению заготовки.

Правильная калибровка для предупреждения слишком большого уширения с учетом данной марки и поперечного сечения изделия.

6. Предотвращение при термической обработке и горячей прокатке резких нагревов и охлаждении. Стали, склонные к образованию трещин от остаточных (внутренних) напряжений (легированные стали и стали с повышенным содержанием углерода), следует охлаждать в нагревательных колодцах.

Устранение. Возможно с учетом глубины и количества дефектов, размеров полуфабриката, состава стали, а также формы поперечного сечения и назначения проката. Для горячекатаной прутковой стали возможные методы устранения дефектов — зачистка (шлифовка и строжка), а также обточка. Катаная проволока большого диаметра (свыше 10 мм) может быть обточена. Дефекты в профилях могут быть удалены зачисткой (шлифовкой или строжкой).

Примечание. Необходимо совершенствовать соответствующие технологические процессы, с тем чтобы избежать появления поверхностных продольных трещин. Однако так как причины появления этих трещин могут быть самыми разнообразными (см. выше) и в текущем производстве в настоящее время еще нет сквозного контроля всей прокатываемой продукции на поверхностные дефекты, только с большим трудом можно получить абсолютно свободный от трещин материал. Это означает, что поверхностные трещины в реальном производстве встречаются, к сожалению, часто.

Обусловленное продольными трещинами снижение качества продукции зависит от вида, глубины и количества (частоты расположения) трещин, а также от целей применения продукции. При обработке поверхности резанием (при изготовлении деталей) наличие поверхностных трещин не имеет значения в том случае, если глубина их меньше удаляемого при механической обработке слоя. Для заготовок, предназначенных для последующего волочения или деформации другого вида без удаления поверхностного слоя, поверхностные трещины, напротив, весьма нежелательны; к качеству поверхности таких заготовок предъявляются особенно высокие требования.

Источник: Атлас дефектов стали. Пер. с нем. М. "Металлургия", 1979.

Сайт содержит техническую и нормативную информацию по металлургии.
Все материалы размещенные на сайте предоставляются бесплатно.

Образование трещин при термической обработке стальных изделий

Поскольку макротрещины являются результатом воздействия напряжений первого рода, то очевидно, что их расположение и глубина распространения должны определяться распределением напряжений в объеме изделия.

Хрупкое разрушение чистых металлов и многих пластичных сплавов при комнатной температуре можно вызвать двухосным или трехосным приложением растягивающих внешних усилий; в случае сжимающих усилий металлы разрушаются от касательных напряжений сдвигом, т. е. разрушаются вязко. Это справедливо для материалов и напряженного состояния, при котором проявляются пластические свойства материала. Хрупкие материалы, к которым относится и закаленная сталь, могут разрушаться не только от растягивающих, но и сжимающих напряжений, что хорошо выявляется при одноосном сжатии [50], при котором разрушение происходит по направлению действующего усилия. В данном случае излом проходит перпендикулярно поперечным растягивающим деформациям, т. е. в направлении, в котором согласно понятиям теории упругости растягивающие напряжения отсутствуют. Поэтому целесообразно разрушение хрупких материалов рассматривать по отношению к деформациям растяжения.

В процессе механических испытаний при любом способе приложения внешних усилий, даже одноосном, образец деформируется в трех направлениях и, по существу, в нем всегда возникает объемное деформированное состояние. При одноосном растяжении в направлении действующего усилия появляются деформации растяжения, а в двух других направлениях — сжатия (фиг. 4, а). Хрупкие материалы при растяжении разрушаются перпендикулярно направлению усилия, т. е. перпендикулярно максимальной деформации растяжения.

Одноосное сжатие в направлении действующего усилия вызывает деформацию сжатия, но в двух остальных направлениях— деформации растяжения и перпендикулярно деформациям растяжения наступает разрушение (фиг. 4, б).

При двухосном и трехосном приложении сил растяжения или сжатия хрупкое разрушение также будет направлено перпендикулярно наибольшей деформации растяжения. Двухосное равномерное растяжение изотропных материалов может привести к одновременному разрушению образца в четырех направлениях Двухосное равномерное сжатие (фиг. 4, г) вызывает растягивание в одном направлении и разрушение возможно также в одном направлении, нормальном к деформации.

Закалочные трещины могут образоваться в зоне, подвергнутой не только растягивающим, но и сжимающим напряжениям, при этом они направляются перпендикулярно максимальной деформации растяжения.

При трехосном приложении усилий, когда в двух направлениях действуют растягивающие, а в одном — сжимающие напряжения, последние должны способствовать хрупкому разрушению, поскольку они увеличивают деформацию растяжения (фиг. 4, д), вызываемую растягивающими усилиями.

Термическая обработка создает в изделиях объемно-напряженное состояние. В элементарном объеме очень часто возникает напряженное состояние, аналогичное описанному выше, когда в двух направлениях действуют растягивающие напряжения и в одном — сжимающие. Такое напряженное состояние должно быть опасным для образования трещин.

Объемное напряженное состояние изделий характеризуется различным распределением напряжений по сечению. В одних случаях напряжения меняются по величине постепенно, в других случаях напряжения по величине и знаку изменяются резко (в пределах сотых долей миллиметра). Последнее часто наблюдается в тонких поверхностных слоях изделия, в которых напряжения сжатия или растяжения значительно превышают (до нескольких раз) максимальные напряжения в сердцевине. В этом случае поверхностный тонкий слой можно рассматривать как самостоятельную зону, находящуюся в плосконапряженном состоянии

Макротрещины, возникающие в изделиях, должны располагаться в соответствии с напряженным состоянием: при напряженном состоянии во всем объеме изделия следует ожидать образования глубоких трещин, а при двухосном напряженном состоянии в поверхностном слое — образования поверхностных трещин. Многолетние наблюдения над образованием макротрещин в изделиях, изготовляемых из высоко- и среднеуглеродистой легированной и нелегированной стали, а также низкоуглеродистой цементуемой стали, привели к выводу, что трещины, возникающие в изделиях при термической обработке, также можно подразделить на две группы: глубокие и поверхностные. Каждая

группа трещин подразделяется на две разновидности: выходящих на поверхность изделия и внутренних. Классификация трещин приводится на фиг. 5, согласно которой макротрещийы, возникающие при термической обработке изделия, подразделяются на четыре типа. Пятым типом трещин являются микротрещины, позникающие от напряжений второго рода.

Первый тип трещин — трещины глубокие, раскрывающиеся от поверхности изделия (фиг. 6). Они могут быть продольными или изменять направление в зависимости от конфигурации изделия (концентраторов напряжений). Продольное направление трещин чаще наблюдается в тех изделиях, длина которых превышает их диаметр или толщину, и даже в изделиях сложной формы. Например, на поверхности фрезы, изготовленной из быстрорежущей стали (фиг. 6, а), трещины имеют различные направления, но если эту фрезу сломать по трещинам, то обнаружится их преимущественное направление вдоль оси (фиг. 6,6).

Как показали наблюдения, трещины первого типа возникают в полностью прокаливающихся изделиях. В данном случае под прокаливаемостью понимается слой с мартёнситной структурой, когда твердость сердцевины изделия равна или ниже (не более чем на HRC 1—3) твердости поверхности. В этом случае в поверхностном слое изделия возникают, как правило, растягивающие напряжения, а распределение их по сечению соответствует схеме, приведенной на фиг. 5 для данного типа трещин.

Если исходить из общих представлений об образовании трещин, то следует предположить, что трещины первого типа могут появиться в любом слое стали, где деформация растяжения (в тангенциальном 'направлении) превосходит способность стали к удлинению при данном напряженном состоянии. Вместе с тем практически наблюдается, что наибольшая склонность к трещинам первого типа проявляется в образцах со сквозной прокаливаемостью, когда на поверхности обнаруживаются преимущественно напряжения растяжения (фиг. 5, а). Такое напряженное состояние характерно для прокаливающихся образцов после охлаждения в воде. Очевидно, неодновременность структурных превращений, возникающая при резком охлаждении, вызывает напряжения растяжения в поверхностном слое. Логично предположить, что если под действием растягивающих напряжений в сердцевине возникают трещины, то должны встречаться хотя бы отдельные случаи, когда в изделиях обнаруживаются внутренние продольные трещины. Однако таких трещин пока не отмечалось. По-видимому, практически внутренние напряжения в сердцевине изделий, могущие вызвать деформацию растяжения в тангенциальном направлении, достаточную для разрушения, образуются редко.

Известно, что в цилиндрических образцах после термической обработки осевые напряжения имеют, как правило, большую, а радиальные напряжения — меньшую величину. Казалось бы, и трещины должны возникать от наибольших осевых напряжений. Но в этом случае они располагались бы перпендикулярно оси, а в действительности трещины бывают направлены вдоль оси. Продольное расположение их вызывается тангенциальными напряжениями, хотя величина этих напряжений, как правило, несколько меньше осевых. Продольное расположение трещин в некоторой степени, очевидно, объясняется анизотропией свойств стали. Многие детали, а также и инструмент изготовляются из проката. Прокат, как известно, в продольном и поперечном направлениях имеет различные свойства. При испытании поперечных образцов по сравнению с продольными образцами ([50] обнаруживается понижение следующих механических свойств: пластичности, сопротивления отрыву, истинного сопротивления разрушению. В закаленной на мартенсит инструментальной стали сопротивление отрыву при разрушении поперечных образцов на 30—50% меньше, чем при разрушении продольных образцов.

Второй тип трещин — внутренние дугообразные, отличающиеся от трещин первого типа не только глубиной залегания, но и расположением (фиг. 5, б). Они располагаются главным образом внутри углов изделий. Если изделие имеет небольшую толщину, то трещины, располагаясь в углах, сливаются и принимают дугообразную форму (фиг. 7). Не исключена возможность выхода внутренних трещин на поверхность изделий. Они называются внутренними потому, что берут начало из сердцевинных слоев и только вследствие перераспределения напряжений и повышенной хрупкости стали часто распространяются до поверхности. Внутренние трещины, не выходящие на поверхность после закалки, выявляются после сколов углов изделий или вершин зубьев (фиг. 7, г).

Трещины второго типа возникают в непрокаливающихся или цементованных изделиях. В таких изделиях поверхностный закаленный слой имеет большой удельный объем по сравнению с сердцевиной. Вследствие этого поверхностный слой стремится расшириться и подвергает сердцевину растяжению. Сам поверхностный слой в этом случае будет находиться под воздействием сжимающих напряжений. Распределение напряжений в цементованных или непрокаливающихся образцах неоднократно исслеловалось различными авторами; оно соответствует напряженно му состоянию, схематически представленному на фиг. 5, б. Трещины возникают в зоне, подвергнутой растягивающим напряжениям. Преимущественное образование внутренних трещин в

углах следует объяснить наличием в них объемных растягивающих напряжений. Закаленный или цементованный слой в углах воздействует на сердцевину с трех сторон, создавая напряженное состояние, затрудняющее пластическую деформацию стали и облегчающее образование трещин.

Третий тип трещин — поверхностные, проникающие ιι;ι глубину от 0,01 до 1,5—2 мм. На поверхности эти трещины имеют произвольное направление, не связанное с конфигурацией .изделия. В зависимости от глубины они по-разному выявляются на поверхности изделия.

Трещины, проникающие в глубину до нескольких сотых миллиметра, образуют на поверхности изделия мелкую сетку (фиг. 8, а) . При увеличении глубины трещин ячейки сетки укрупняются, затем сетка становится слабо замкнутой (фиг. 8, б), и, наконец, при глубине около 1,0 мм на поверхности появляется несколько трещин произвольного (фиг. 8,- в) или продольного (фиг. 8, г) направления.

Трещины третьего типа образуются в том случае, когда по каким-либо причинам в поверхностных слоях возникают растягивающие напряжения, а способность металла этих слоев к деформации оказывается недостаточной (см. фиг. 5, в).

Четвертый тип трещин — трещины отслаивания и сколов (см. фиг. 5, г). Для примера приведем многочисленные случаи отслаивания поверхностной корки после шлифования, а также отслаивания диффузионных слоев, полученных химико-термической обработкой. Но к трещинам отслаивания относится значительно более широкий круг встречающихся трещин, и расположение их вблизи поверхности изделия является частным случаем. Анализ многих изделий с трещинами отслаивания приводит к выводу, что трещины появляются вследствие действия сжимающих напряжений и возникают от растягивающих поперечных деформаций.

Трещины отслаивания располагаются вдоль структурных зон, подвергнутых сжатию и отличающихся повышенной хрупкостью. Известна возможность такого разрушения в хрупких материалах при одноосном сжатии [50]. Однако трещины отслаивания возни кают только в том случае, когда напряжения от растягивающих к сжимающим переходят в очень узкой зоне, равной тысячным или сотым миллиметра, т. е. когда знак напряжений меняется в микрослоях (см. фиг. 5, г).

Обычно трещины отслаивания располагаются в структурной зоне малой толщины, напряженное состояние которой можно рассматривать как двухосное равномерное сжатие. Наглядно это можно показать следующим.

Если в зоне образования трещин четвертого типа возникает объемное напряженное состояние и, помимо напряжений двухосного сжатия, появляются и растягивающие напряжения в третьем направлении (радиальном), то они будут способствовать образованию этих трещин.

В изделии одновременно могут присутствовать глубокие и поверхностные трещины. Пример наличия в изделии трещин первого и третьего типов приведен на фиг. 12, где глубокие и большие трещины появились от объемного напряженного состояния, а поверхностные и мелкие вызваны наличием дополнительного напряжения в поверхностном слое изделия. Поскольку глубокие трещины вызываются напряжениями, действующими во всем объеме изделия, то, очевидно, причину их образования следует искать в технологических условиях, влияющих на напряженное состояние объема (например, перепад температур по сечению изделий при сквозном нагреве и охлаждении). Появление поверхностных трещин связано с явлениями, происходящими в поверхностных слоях (изменение состава стали вследствие химико-термических процессов, протекающих в поверхностных слоях, резкий разогрев поверхности и др.).

На основании изучения причин, приводящих к образованию трещин при обработке конкретных изделий, по виду трещин можно определить технологические факторы, вызывающие трещины, и указать мероприятия по их устранению. Например, установлено, что в инструменте из быстрорежущей стали, нагреваемом для закалки в соляных ваннах, поверхностные трещины вызываются наличием обезуглероженного слоя. Если трещины имеют вид мелкой сетки (а следовательно, малую глубину) и расположены по всей поверхности изделия, то обезуглероживание произошло при нагреве в соляной ванне, а если поверхностные трещины располагаются с одной стороны (обычно на плоском инструменте), не образуют сетки, но расположены произвольно, то это указывает на неравномерное снятие припуска при механической обработке. Конкретные причины образования трещин и технологические мероприятия по их предупреждению будут рассмотрены ниже.

Применяемые марки стали и условия обработки настолько разнообразны, что еще встречаются трещины, причины и технологические условия образования которых еще не изучены и они «не классифицируются». Например, еще не совсем ясно, к какому типу можно отнести трещины, возникающие возле кромки изделия и направленные параллельно ей. Известны случаи образования подобных трещин в связи с обезуглероживанием и троститным превращением на .поверхности, и, очевидно, их следует отнести к третьему типу, но для окончательной классификации требуется накопление дополнительных данных.

В классификацию не включены трещины, возникающие при очень сильном перегреве стали (например, нагрев стали У12 до температуры 1200°С), когда трещины уже не имеют определенной ориентировки и иногда образуют сетку, видимую на поверхности. Образование таких трещин связано с понижением прочности границ зерен, и они сравнительно редко встречаются в практике. При классификации следует иметь в виду возможность появления сетки трещин вследствие сильного перегрева, в этом необходимо убедиться по структурному анализу или излому стали.

По мере изменения технологии термической обработки будут включаться новые технологические факторы и виды трещин, требующие специального изучения.

Подрезы (переходы сечений) увеличивают склонность изделий к образованию трещин, изменяют их направление (фиг. 13) „ но влияние технологических и металлургических факторов сохраняется для всех четырех типов трещин. Поэтому все общие закономерности, относящиеся к образцам или изделиям простой формы без резких переходов в сечении или подрезов, в равной степени относятся к изделиям сложной формы.

Пятый тип трещин — микротрещины, в отличие от перечисленных выше трещин, возникающих от напряжений первого рода, образуются под действием микронапряжений или напряжений второго рода (см. фиг. 5, д).

Поскольку напряжения второго рода действуют в пределах микрообъемов и дезориентированы, они должны вызвать трещины, также распространяющиеся на микрообъемы и тоже дезориентированные.

На возможность образования . микротрещин в стали указывается многими авторами. К этому типу относятся трещины, которые различимы под микроскопом и располагаются в пределах игл мартенсита или одного и нескольких зерен. В быстрорежущей стали, согласно данным.

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Появление микротрещин большей частью не отражается на несущей способности деталей, выполненных из пластичных материалов, так как трещина в пределах одного зерна создает дополнительные внутренние силы того же порядка, что и силы, возникающие благодаря дефектам структуры материала. В случае хрупких материалов последние могут вызвать разрушение детали. [1]

Появлению микротрещин должна предшествовать локальная пластическая деформация. Чем более хрупким представляется излом, тем меньше объем прилегающего к микротрещине металла, в котором имеет место пластическая деформация. Пластическая деформация феррита наблюдается также и в случае динамического нагружения, однако в этом случае зона ее ограничивается объемом одного или нескольких зерен. [3]

Проблема появления микротрещин в металлах и разрушение напряженных деталей ( рабочих лопаток и дисков) в зоне возникновения влаги сегодня изучена недостаточно. [4]

Причиной появления микротрещин могут быть растягивающие или сжимающие напряжения, возникающие в пленке при ее осаждении. Напряжения эти могут быть достаточно велики ( 10s - 109 Па), и их возникновение не может быть объяснено каким-нибудь одним механизмом. Отсюда возникают трудности в поисках путей их устранения. Наиболее простой, но далеко не всегда дающий положительный результат способ - это отжиг готовой пленки. Следует иметь в виду, что отжиг может привести к изменению структуры ЭНП, например появлению кристаллической фазы в аморфной пленке, что неизбежно приведет к ухудшению ее электрических свойств. Вообще любые нарушения сплошности и когерентности ЭНП будут ухудшать ее электрические показатели и понижать надежность устройств, в которых ЭНП работает. [5]

В момент же появления микротрещин вновь происходит накопление микронапряжений. При образовании магистральной трещины микронапряжения в ее устье ( рис. 1, з) снижаются и полуширина рентгеновской линии уменьшается. [7]

Однако для предотвращения появления микротрещин в нагревателе и снижения срока службы не рекомендуются нагрев и охлаждение их со скоростью выше чем 10 К / мин. [8]

Охрупчивание приводит к появлению микротрещин , которые увеличиваются и постепенно раскрываются в процессе эксплуатации копии. При знакопеременных нагрузках процесс развивается. [9]

Старение покрытия сопровождается появлением микротрещин и обнажением пигментных частиц - мелением. [10]

Автор показал, что появление микротрещин в образце происходит несколько раньше, чем достигается предел вынужденной эластичности полимера в среде. Напряжение, при котором появляется первая микротрещина, автор рассматривал в зависимости от температуры и скорости деформации с помощью теории вязкого течения Эйринга. [11]

Выкрашивание начинается обычно с появления микротрещин вблизи полюса зацепления на ножках зубьев, так как нагрузка в этой зоне передается одной парой зубьев, а скольжение и перекатывание зубьев направлены так, что масло вдавливается в трещины и способствует отрыву частиц металла. [12]

Первый случай характерен для появления нераспространяющихся микротрещин , так как возникшая в поверхностном зерне сдвиговая трещина не сможет пересечь его границу. Второй случай характерен для растущих трещин. Отсюда можно сделать вывод: предел выносливости гладкого образца зависит от напряжения, необходимого для распространения трещины через границу зерна. [14]

В настоящее время возможность появлений микротрещин устранена припайкой к германиевой пластинке коварового базового кольца, имеющего тот же линейный коэффициент расширения, что и германий. Это усовершенствование увеличивает эффективную толщину германиевой пластинки и предохраняет ее от появления трещин. [15]

Что такое микротрещины в металле

В процессе наплавки могут возникать дефекты, которые снижают эксплуатационную способность наплавленного металла, а в некоторых случаях могут вызывать аварийный выход детали из строя. К ним относятся трещины и поры. В работе приводятся экспериментальные данные по вопросу о допустимости пор в наплавленном металле. Получено, что образование пор, вызванных водородом и азотом, обусловлено резким уменьшением их растворимости в металле при его кристаллизации.

Наиболее распространены при наплавке трещины, которые подразделяют на горячие, холодные и околошовные. При наплавке образование трещин недопустимо там, где они могут вызвать поломку детали. Например, наличие даже единичной трещины на посадочном месте вала двигателя может вызвать усталостный излом детали. В некоторых случаях трещины в наплавленном металле допустимы, так как не влияют на работоспособное состояние изделия в целом. Это прежде всего относится к деталям, работающим в условиях абразивного износа (лотки, детали засыпных аппаратов доменных печей и др.).

Горячие трещины возникают в процессе первичной кристаллизации наплавленного металла, поэтому их расположение, как правило, совпадает с направлением роста столбчатых кристаллитов. При кристаллизации сварочной ванны, имеющей направленный отвод теплоты через границы твердого металла, образуются дендриты, растущие в виде стволов перпендикулярно к плоскости теплоотвода. Оси первого порядка являются поверхностями кристаллизации, от которых перпендикулярно к ним в разные стороны растут оси второго порядка. Столкновением растущих осей различных ,порядков заканчивается постройка кристаллита, имеющего ориентировочное столбчатое строение. Образование горячих трещин в наплавленном металле зависит от величины и темпа роста растягивающих напряжений, действующих в процессе его кристаллизации. При наплавке кристаллизующийся металл постоянно находится под воздействием растягивающих напряжений, возникающих вследствие несвободной усадки наплавленного металла, который в процессе охлаждения подвержен пластической деформации. При кристаллизации некоторое время металл находится в твердожидком состоянии. Это состояние характеризуется повышенной хрупкостью, так как возникший жесткий каркас из дендритов еще ослаблен наличием жидких прослоек.

Большое влияние на пластичность металла оказывает форма сечения наплавленного валика, определяющая расположение столбчатых кристаллитов и их ориентацию. Форма сечения валика характеризуется коэффициентом формы, представляющим собой отношение ширины валика к его высоте. С ростом коэффициента формы повышается сопротивляемость наплавленного металла образованию трещин. Часто вызывает образование горячих трещин повышенное содержание в наплавленном металле углерода и серы. Установлено, что при содержании менее 0,01% S горячие трещины в наплавленном металле не возникают даже при содержании до 0,6% С; при содержании 0,035% S горячие трещины образуются при содержании 0,1%С. Таким образом, уменьшение содержания серы приводит к снижению вредного влияния углерода на возникновение горячих трещин в наплавленном металле.

Кристаллизационные трещины могут возникать при выполнении наплавки с глубоким проваром, вызывающим обогащение наплавленного валика углеродом и серой за счет перехода элементов из основного металла. Для предупреждения таких трещин необходимо снижать долю основного металла ,что достигается уменьшением силы тока дуги, шага наплавки, ведением процесса наплавки на прямой полярности, наплавкой подслоя из низкоуглеродистой стали и т. п. Мощной мерой, снижающей возможность образования горячих трещин в наплавленном металле, может быть предварительный и сопутствующий подогревы изделия, уменьшающие величину и скорость нарастания растягивающих напряжений и смещающие момент их возникновения, когда наплавленный металл по времени и по температуре уже приобрел высокие пластичность и прочность.

Холодные трещины в наплавленном металле образуются при сравнительно невысокой температуре (~200°С). Они возникают тогда, когда металл, казалось бы, уже приобрел высокие прочностные свойства. Характерная черта появления холодных трещин -замедленное их развитие в течение нескольких часов и даже суток. Затем, при достижении определенной величины трещины, они развиваются мгновенно, с характерным звуковым эффектом, проявляющимся при взрыве. Холодные трещины возникают как по границам зерен, так и по телу зерна. Образованию холодных трещин способствует повышенное содержание углерода, водорода и некоторых других элементов в наплавленном металле. Для образования трещин необходимо наличие каких-либо сил, способных вызвать деформацию. Такими силами служат остаточные сварочные напряжения, возникающие вследствие реализации наплавки в форме термических циклов.

Околошовные трещины подразделяют на горячие и холодные. Горячие трещины при некоторых условиях образуются во время наплавки на участках сплавления и перегрева околошовной зоны. Они развиваются по границам зерен основного металла и могут распространяться в наплавленный слой. Образование горячих трещин в околошовной зоне объясняют сосредоточением на границах зерен вредных примесей, образующих легкоплавкие включения и прослойки. Минимальное количество вредных примесей (водорода, кислорода, серы и фосфора) способствует предупреждению образования горячих трещин в околошовной зоне. Установлено, что катаный и кованый металлы лучше противостоят образованию околошовных трещин, чем литые. Положительное влияние на трещинообразование оказывает использование способов наплавки с минимальным тепловложением [1].

Холодные трещины в околошовной зоне появляются в результате возникновения напряжений, обусловленных образованием мартенсита и высоких давлений, создаваемых водородом, заполнившим микроскопические пустоты в кристаллических решетках. Для предупреждения закалочных трещин применяют те же меры, что и для предотвращения холодных трещин в наплавленном металле.

Опыты по определению трещиностойкости различных порошковых твердых сплавов показали, что с увеличением толщины наплавляемого металла процесс трещинообразования активизируется [2]. Наиболее предрасположены к образованию трещин сплавы ПГФБХ6-2 и ПР-СР4.

В таблице приведены данные по трещиностойкости трех типов плазменнонаплавленных покрытий. Оценку проводили по схеме концентрированного удара остроугольным конусом-индентором при энергии ~1,3 мДж/м 2 .

На покрытиях ПГСР4 до ударных испытаний наблюдалась сетка трещин, покрывающая всю поверхность образца. Аналогичный характер растрескивания наблюдался на покрытии ПГСР+20% Cr₃C₂ причем извилистые радиальные трещины огибали структурные дефекты покрытия. Разрушение покрытий при ударных испытаниях наблюдается около ударного кратера, а в ряде случаев и на некотором от него расстоянии.

Поры в наплавленном металле представляют собой округлые пустоты, расположенные отдельными группами или цепочками внутри металла и на его поверхности. Возникают поры в процессе первичной кристаллизации.

Таблица. Количественная оценка трещиностойкости плазменнонаплавленных покрытий

Читайте также: