Дефекты металлов и сплавов

Обновлено: 07.07.2024

Металлопродукция из стали и сплавов

Термины и определения

Steel and alloy metal products. Surface defects. Terms and definitions

Дата введения 2022-09-01

Предисловие

Цели, основные принципы и общие правила проведения работ по межгосударственной стандартизации установлены ГОСТ 1.0 "Межгосударственная система стандартизации. Основные положения" и ГОСТ 1.2 "Межгосударственная система стандартизации. Стандарты межгосударственные, правила и рекомендации по межгосударственной стандартизации. Правила разработки, принятия, обновления и отмены"

Сведения о стандарте

1 РАЗРАБОТАН Федеральным государственным унитарным предприятием "Центральный научно-исследовательский институт черной металлургии им.И.П.Бардина" (ФГУП "ЦНИИчермет им.И.П.Бардина")

2 ВНЕСЕН Межгосударственным техническим комитетом по стандартизации МТК 120 "Чугун, сталь, прокат"

За принятие проголосовали:

Краткое наименование страны по МК (ИСО 3166) 004-97

Сокращенное наименование национального органа по стандартизации

ЗАО "Национальный орган по стандартизации и метрологии" Республики Армения

Госстандарт Республики Беларусь

Госстандарт Республики Казахстан

4 Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 31 марта 2022 г. N 182-ст межгосударственный стандарт ГОСТ 21014-2022 введен в действие в качестве национального стандарта Российской Федерации с 1 сентября 2022 г.

Информация о введении в действие (прекращении действия) настоящего стандарта и изменений к нему на территории указанных выше государств публикуется в указателях национальных стандартов, издаваемых в этих государствах, а также в сети Интернет на сайтах соответствующих национальных органов по стандартизации.

В случае пересмотра, изменения или отмены настоящего стандарта соответствующая информация будет опубликована на официальном интернет-сайте Межгосударственного совета по стандартизации, метрологии и сертификации в каталоге "Межгосударственные стандарты"

Введение

Установленные в настоящем стандарте термины расположены в систематизированном порядке, отражающем систему понятий данной области знания.

Для каждого понятия установлен один стандартизованный термин.

Нерекомендуемые к применению термины-синонимы приведены в круглых скобках после стандартизованного термина и обозначены пометой "Нрк".

Стандартизованные термины набраны полужирным шрифтом, нерекомендуемые к применению термины-синонимы - курсивом.

Наличие квадратных скобок в терминологической статье означает, что в нее заключены два (три, четыре и т.д.) термина, имеющие общие терминоэлементы.

В алфавитном указателе данные термины приведены отдельно с указанием номера статьи.

Приведенные определения можно при необходимости изменять, вводя в них производные признаки, раскрывая значения используемых в них терминов, указывая объекты, входящие в объем определяемого понятия. Изменения не должны нарушать объем и содержание понятий, определенных в настоящем стандарте.

В стандарте приведены иноязычные эквиваленты стандартизованных терминов на немецком (de), английском (en) и французском (fr) языках. Если иноязычный эквивалент не указан, это означает его отсутствие в иностранных терминологических стандартах, а также соответствующих нормативных словарях.

Термины и определения с целью их пояснения и иллюстрации дополнены графическими (схематичными) изображениями дефектов, а также фотографиями дефектов (приложение Б). Внешний вид дефектов может отличаться от фотографий, приведенных в настоящем стандарте.

В стандарте приведен алфавитный указатель терминов на русском языке, а также алфавитные указатели иноязычных эквивалентов на немецком, английском и французском языках.

Дополнительные термины и определения, необходимые для понимания описания дефектов поверхности, приведены в приложении А.

Дефекты металлопродукции первичной стадии производства и заготовок металлургического производства при последующих прокатке или ковке могут развиваться в дефекты поверхности проката и кованой металлопродукции. При этом дефекты поверхности могут иметь схожий внешний вид, но различную природу происхождения.

Фотографические изображения внешнего вида дефектов поверхности и в отдельных случаях макро- и микроструктуры в зоне дефекта приведены в приложении Б.

1 Область применения

Настоящий стандарт устанавливает термины и определения дефектов поверхности основных видов металлопродукции из стали и сплавов, формоизменение которых заканчивается в металлургическом производстве: непрерывнолитых заготовок, плоского проката (листов, полос, лент, рулонов), сортового проката, фасонного проката и кованой металлопродукции.

В Российской Федерации действует ГОСТ Р 58765-2019 "Металлопродукция из стали и сплавов. Термины и определения".

Термины и определения дефектов поверхности металлопродукции первичной стадии производства (отливок) приведены в ГОСТ 19200.

Термины, установленные настоящим стандартом, обязательны для применения во всех видах нормативной и технической документации, входящей в сферу работ по стандартизации и (или) использующих результаты этих работ.

2 Нормативная ссылка

В настоящем стандарте использована нормативная ссылка на следующий межгосударственный стандарт:

ГОСТ 19200 Отливки из чугуна и стали. Термины и определения дефектов

3 Термины и определения

3.1 Дефекты поверхности непрерывнолитых заготовок, обусловленные процессами выплавки, обработки и разливки

3.1.1 вдавленная окалина: Дефект поверхности в виде вкраплений первичной окалины или конгломерата окалины, налипших на элементах поддерживающей и направляющей арматуры тянуще-правильного аппарата машины непрерывного литья заготовок.

3.1.2 газовый пузырь (Нрк. пора, перфорированное отверстие): Дефект поверхности в виде единичных или групповых пустот, полостей округлой или вытянутой формы, возникающий из-за высокого уровня выделяющихся газов ( , , ) в стали при сгорании избыточного количества смазки в кристаллизаторе, из-за повышенного содержания влаги в масле, использования непросушенных промковшей, влажных ферросплавов и при разливке открытой струей (рисунок 1, рисунок Б.1).

Рисунок 1 - Газовые пузыри на поверхности заготовки

Примечание - Дефект может располагаться как на поверхности, так и в подповерхностном слое заготовки.

3.1.3 заворот корочки (Нрк. плена): Дефект поверхности в виде несплошности, образующейся в результате попадания окисленной или шлаковой корочки металла с мениска на поверхность заготовки (рисунок 2, рисунок Б.2).

Рисунок 2 - Завороты корочки

1 Дефект может иметь как локальный характер, так и поражать всю или значительную часть поверхности непрерывнолитой заготовки.

2 Дефект чаще возникает при разливке "холодного" металла, металла с пониженной жидкотекучестью, при недостаточно раскисленной стали, загрязненности металла неметаллическими включениями, резком изменении скорости вытягивания, неравномерной подаче смазки при открытой выплавке, внезапной остановке, некачественной шлакообразующей смеси.

3.1.4 наплыв (Нрк. заливина, нахлестка): Дефект поверхности в виде неравномерной и нерегулярной поверхностной волнистости, являющейся следствием залива металла за закристаллизовавшуюся и отошедшую от стенки кристаллизатора оболочку заготовки при колебаниях скорости разливки и уровня металла в кристаллизаторе, а также при прорывах кристаллизующейся корочки металла с последующим их "залечиванием" (рисунок 3, рисунок Б.3).

Рисунок 3 - Наплыв

1 Дефект может сопровождаться поперечными трещинами.

2 Дефект может образовываться из-за изношенной или деформированной гильзы, некачественной шлакообразующей смеси, неравномерной подачи смазки при открытой разливке, внезапной остановки вытягивания заготовки, обрызгивания стенок кристаллизатора вследствие неудовлетворительной организации струи при открытой разливке.

3.1.5 неметаллическое включение: Дефект поверхности в виде неметаллических частиц, образующихся в результате несоблюдения заданных режимов раскисления стали, температурных режимов, неравномерной подачи стали в кристаллизатор, применения эррозионнонестойких* огнеупорных материалов и т.д. (рисунок 4, рисунок Б.4).

* Текст документа соответствует оригиналу. - Примечание изготовителя базы данных.

Рисунок 4 - Неметаллические включения

Примечание - Дефект может располагаться как на поверхности, так и в металле (в подповерхностном слое) заготовки.

3.1.6 поперечная трещина: Дефект поверхности в виде разрывов металла по ребрам или граням заготовки в поперечном направлении (перпендикулярно направлению разливки металла), возникших из-за увеличения сил трения между заготовкой и рабочей поверхностью кристаллизатора (избыточная конусность, деформация рабочей поверхности кристаллизатора, недостаточное количество смазки, отклонения в центровке кристаллизатора относительно технологической оси ручья и т.д.) (рисунок 5, рисунок Б.5).

а - поперечные трещины по ребрам и граням

б - поперечная трещина по ребру и грани заготовки

Рисунок 5 - Поперечные трещины

1 Дефект появляется при наличии растягивающих напряжений вдоль оси заготовки, а также в результате чрезмерного охлаждения кристаллизатора. Дефект располагается по межосевым пространствам дендритной структуры и заканчивается скоплением ликватов. "Залечивание" дефекта в кристаллизаторе приводит к образованию дефектов "наплывов", при значительном развитии - к прорыву корочки металла. Напряжения при выпрямлении заготовки могут также вызвать образование дефекта, особенно при разливке чувствительной к трещинам марки стали и низкой температуре заготовки. В этом случае дефект возникает сверху заготовки по малому радиусу.

2 Чаще всего дефект располагается по складкам от возвратно-поступательного движения механизма стола качания кристаллизатора.

3.1.7 поперечная ужимина (Нрк. поперечная вмятина): Дефект в виде поперечного углубления, размеры которого уменьшаются по направлению к оси кристаллизатора (рисунок 6).

Рисунок 6 - Поперечная ужимина

1 Дефект может проявляться через определенный интервал, при остановках разливки могут переходить в пояс.

2 Дефект может сопровождаться трещинами. Ужимины, не сопровождающиеся трещинами, не оказывают влияния на дальнейший передел.

3.1.8 пояс (Нрк. перехват): Дефект поверхности в виде разрыва, охватывающего часть или весь периметр заготовки, образовавшийся в результате длительного перерыва в подаче металла в кристаллизатор либо при чрезмерно резком понижении скорости разливки (рисунок 7, рисунок Б.6).

Рисунок 7 - Пояс

Примечание - Дефект, как правило, не подлежит зачистке, участки с поясами вырезают из непрерывнолитой заготовки, что обусловливает дополнительную потерю металла.

3.1.9 продольная трещина: Дефект поверхности в виде разрыва металла, наблюдающегося по ребрам и прилегающим к ним участкам или граням заготовки в продольном направлении (параллельно направлению разливки металла) и образующегося из-за неравномерности первичного охлаждения, неотцентрированной струи стали из промковша в кристаллизатор, изношенности гильзы, неравномерности охлаждения заготовки в зоне вторичного охлаждения, внутренних напряжений, возникающих в процессе формирования заготовки и обусловленных пониженной прочностью (рисунок 8, рисунок Б.7).

а - дефект по ребру заготовки

б - дефект на грани около ребра заготовки

Рисунок 8 - Продольные трещины

Примечание - Дефект обычно образуется в кристаллизаторе.

3.1.10 продольная ужимина (Нрк. продольная вмятина): Дефект в виде продольных углублений (впадин, канавок), который может сопровождаться грубыми наружными продольными или внутренними трещинами (в основном по месту расположения), а также искажением профиля заготовок (рисунок 9, рисунок Б.8).

Рисунок 9 - Продольные ужимины

3.1.11 риска (Нрк. задир): Дефект поверхности в виде продольного линейного углубления без выступающих кромок, представляющий собой повреждение поверхности заготовки приварами металла или шлака, находящимися на поверхности направляющих роликов, роликов правки или неподвижных направляющих (рисунок 10, рисунок Б.9).

Рисунок 10 - Риска

1 Дефект может быть непрерывным или периодически повторяющимся, единичным или групповым.

2 Стенки дефекта гладкие, полость обычно заполнена окалиной, могут присутствовать частицы налипшей шлакообразующей смеси. При последующих операциях края дефекта могут прикатываться.

3 Дефект не сопровождается изменением микроструктуры и неметаллическими включениями.

3.1.12 сетчатые [паукообразные] трещины: Дефект, представляющий собой взаимно пересекающиеся небольшие извилистые трещины в виде сетки, локализованной вокруг центра зарождения [расходящихся лучей из центров зарождения], распространяющиеся вдоль и поперек поверхности непрерывнолитой заготовки и представляющие собой межзеренное разрушение поверхности непрерывнолитой заготовки и слитка (рисунок 11, рисунок Б.10).

а - сетчатые трещины

б - паукообразные трещины

Рисунок 11 - Сетчатые [паукообразные] трещины

1 Дефект образуется из-за нарушения теплоотвода, работы шлакообразующей смеси, дефектов и износа конструкции кристаллизатора (например, неудовлетворительная конусность, износ стенок).

2 Выявляются только после удаления окалины с поверхности непрерывнолитой заготовки.

3 Сетчатые трещины образуются при температурах ниже температур начала плавления (солидус) в зоне вторичного охлаждения и по границам зерен, ослабленным неметаллическими включениями.

Паукообразные трещины возникают при температурах окончания плавления (ликвидус) и проходят по границам первичных зерен, ослабленным жидкими пленками сульфидов, цветных металлов или их легкоплавкими оксидами.

4 Сетчатые трещины располагаются как в межосных участках, так и пересекают оси дендритов и идут по границам первичного зерна аустенита, распространяются на глубину до 20 мм.

5 В микроструктуре дефект имеет вид тонких извилистых трещин как вышедших, так и не вышедших на поверхность. Трещины располагаются в основном по ферритной составляющей феррито-перлитной структуры.

При горячей деформации непрерывнолитых заготовок с сетчатыми трещинами на прокате могут образовываться рванины.

3.1.13 складчатость (Нрк. глубокие метки качания, следы качания кристаллизатора): Дефект поверхности, представляющий собой поперечные впадины и обусловленный неверным соотношением между частотой качания кристаллизатора, амплитудой и скоростью разливки, нарушением технологии разливки и охлаждения (рисунок 12, рисунок Б.11).

Рисунок 12 - Складчатость

3.1.14 трещина напряжения (Нрк. термическая трещина): Дефект поверхности, представляющий собой разрыв металла, направленный вглубь, и образующийся на поверхности из-за неравномерного охлаждения непрерывнолитой заготовки (рисунок Б.12).

1 Дефект располагается как по всей длине непрерывнолитой заготовки, так и локально.

2 В поперечном сечении макротемплета дефект имеет ступенчатый характер.

3 На образование дефекта влияет несколько факторов:

- профиль заготовки (чем больше масса заготовки, тем больше при охлаждении градиент температур по сечению и склонность к трещинообразованию);

- химический состав стали;

- скорость охлаждения непрерывнолитой заготовки.

4 Дефект, как правило, не подлежит исправлению и приводит к разрушению при дальнейшей деформации.

Дефекты металлический изделий

Производство предметов из металла представляет собой сложный технологический цикл. Некоторые операции могут как исключаться из этой цепочки, так и проводиться повторно. В процессе обработки металл претерпевает изменения, на нем могут появляться изъяны. Далее вы узнаете, какие бывают дефекты металлических изделий, а также как их можно выявить.

Типы дефектов металлических изделий

Из-за дефектов ухудшаются физико-механические свойства металлов, такие как электропроводность, магнитная проницаемость, прочность, плотность, пластичность. Принято выделять изъяны тонкой структуры или атомарного масштаба, а именно дислокации, вакансии, пр., и более грубые. К последним относятся субмикроскопические трещины, появляющиеся на границах блоков кристалла и на его поверхности.

Еще более грубыми считаются микро- и макроскопические дефекты металлических изделий, предполагающие нарушение сплошности или однородности. Они появляются по двум причинам: из-за несовершенства используемой технологии и низкой технологичности многокомпонентных сплавов. Дело в том, что при работе с подобными сплавами необходимо особенно точно соблюдать режимы, установленные для всех этапов изготовления и обработки.

С точки зрения прикладного, технического понимания, дефектами называют отклонения от установленной нормы, при которых ухудшаются рабочие характеристики металла или металлического изделия, происходит снижение сортности или отбраковка продукции. Но нужно понимать, что не любой изъян металла распространяется на изделие. Если отклонения не влияют на работу металлической детали, они не воспринимаются в качестве недостатков.

Отклонения, признанные дефектами для изделий, эксплуатируемых в определенных условиях (допустим, при усталостном нагружении), могут не приниматься во внимание при других условиях работы (например, при статическом нагружении).

Литьевые дефекты металлических изделий

Сегодня в металлургии принято использовать несколько классификаций брака, получаемого при литье.

Дефекты делятся на типы по месту нахождения. Так, если брак выявлен внутри участка, его считают внутренним. Если же проблема проявилась при дальнейшей обработке, ее относят к внешнему браку.

VT-metall предлагает услуги:

Лазерная резка металла Гибка металла Порошковая покраска металла Сварочные работы

С точки зрения внешнего проявления, выделяют такие основные виды дефектов отливок, как пригар, при котором слой формовочных материалов, спекшихся с металлом, крепко присоединился к поверхности заготовки, и приливы, которые представляют собой отклонение размеров отливок от проекта в большую сторону.

Приливы делят на:

Заливы, которые образуются вдоль стыка частей формы. Причина их появления кроется в несоблюдении размеров моделей и плохом соединении элементов опок.
Подутость (распор) – возникает из-за давления расплава на рыхлую смесь.
Нарост, который появляется, когда поток расплава размывает форму при заливке.
Просечки (гребешки, заусенцы), образующиеся при затекании расплава в повреждения формы или стержня.

Нередко дефекты при литье проявляются в виде пороков поверхности. Сюда относятся:

Засоры. Массы зерен земли или шлаков. Эта проблема появляется из-за ошибок, допущенных при проектировании форм, непродуманного расположения литников, несоблюдения технологии складирования и перевозки.
Ужимины – образуются при сырой формовке, когда слой земли разрывается в месте конденсации жидкости и расплав заполняет образовавшуюся пустоту.
Спаи, или неслитины, возникают, когда происходит контакт между слоями охладившегося расплава. Поскольку не достигнута необходимая температура, потоки не могут правильно сплавиться.
Плены – появляются, когда окисляются легирующие добавки.
Морщинистость, или складчатость. Данный дефект выглядят как разнонаправленные складки на поверхности металлического изделия. Такой изъян связан со скоплением большого объема углерода в металле.
Выпот – провоцирует взрывообразное выделение скоплений графита, поэтому он похож на множество лопнувших пузырьков.
Корольки появляются и из-за разбрызгивания расплава при заливке. В этом случае шарик металла кристаллизуется отдельно от отливки, не соединяясь с ней.
Коробление отливки возникает по причине внутренних напряжений, провоцируемых неравномерным остыванием.

Также среди распространенных пороков литья стоит назвать трещины. Подобные дефекты металлических изделий также делятся на виды:

Горячие. Возникают, когда металл достигает температуры кристаллизации, обычно вызваны усадочным напряжением. Имеют неровные формы.
Холодные. Появляются при более низких температурах, чем горячие, при этом отличаются ровным, прямым профилем.
Межкристаллические. Образуются на металлических изделиях из легированных сталей в тех зонах, где имеются неметаллические включения.

Помимо прочего, нередко на предметах из металла появляются газовые дефекты:

Ситовидная пористость, то есть большое количество мелких пузырьков в теле детали.
Газовые раковины, которые представляют собой крупные каверны, возникшие после выхода и объединения мелких пузырьков.

Пластические дефекты металлических изделий

При отбраковке заготовок достаточно часто приходится сталкиваться с включениями инородных металлических или неметаллических тел, причем последние бывают различной величины, формы.

Надрыв представляет собой местные несквозные разрывы, находящиеся поперек или под углом к направлению обработки материла. Такие дефекты образуются из-за раскрытия внутренних несплошностей материала, а также несоблюдения норм, установленных для процесса обработки.

Сквозной разрыв отличается от предыдущего вида тем, что на металлическом изделии наблюдаются сквозные несплошности. Они образовываются при деформации плоской заготовки, имеющей неравномерную толщину, либо причиной появления сквозного разрыва могут стать вкатанные инородные тела.

Накол выглядит как несквозные единичные или групповые точечные углубления. Они появляются при использовании загрязненных смазочно-охлаждающих жидкостей, попадании на заготовку мелких металлических и инородных элементов. Еще одной причиной для образования накола могут стать выступы и налипшие частицы на валках.

Рекомендуем статьи по металлообработке

Вмятинами называют отдельные единичные углубления различных размеров, форм, имеющие пологие края. Вмятины появляются из-за повреждения металла в процессе производства, перевозки, хранения.

Забоина представляет собой углубление неправильной формы. Обычно такой дефект имеет острые края, поскольку появляется при ударе металлического изделия.

Отпечаток – периодически повторяющиеся углубления, выступы, расположенные по всему металлическому изделию или на некоторых его участках. Отпечатки появляются под действием неровностей на прокатных и правильных валках.

Задир выглядит как широкое продольное углубление с неровным дном и краями. Причина его появления состоит в резком трении заготовки о детали оборудования, при помощи которого осуществляется обработка.

Риска – это продольное узкое углубление, дно которого может быть закругленным либо плоским. Образуется при царапании заготовки металлического изделия выступами на поверхности оборудования.

Царапина представляет собой углубление неправильной формы, имеющее произвольное направление. Появляется из-за механических повреждений, например, во время складирования, перевозки металлических изделий.

Потертостью называют нарушение блеска на отдельно взятом участке металлического изделия, а также скопление мелких разнонаправленных царапин. Такие дефекты появляются из-за трения металлических изделий между собой.

Налип появляется в результате прилипания к металлическому изделию частиц или слоя металла с инструмента.

Закат образуется за счет вдавливания в изделие частиц обрабатываемого металла, заусенцев, выступов и других дефектов, появившихся в процессе обработки.

Пережог проявляется в виде темных, оплавленных или окисленных пятен на металлическом изделии, которые образуются, если была превышена температура, время нагрева материала.

Расслоение выглядит как отделение слоя материала на торцах, кромках металлического изделия, заготовки. Причина для расслоения одна – изначально внутри металла были дефекты, такие как рыхлости, включения, внутренние разрывы, пережог.

Плена представляет собой расслоение, обычно имеет форму языка, идущего по направлению обработки и одним краем соединенного с основным металлом. Подобное расслоение появляется, если в металле изначально были надрывы, трещины, пузыри, либо при нагреве материала был допущен его пережог, оплавление.

Чешуйчатость представляет собой пластическую деформацию, вызванную пережогом или недостаточной пластичностью металла периферийной зоны. В соответствии с названием, такие разрывы на металлическом изделии больше всего похожи на чешую или сетку.

Рябизна выглядит как скопление углублений, появившихся на металлическом изделии во время проката или плавки.

Смятой поверхностью называют тип деформации, при котором на металлическом изделии появляются складки, изгибы, волны, при этом не вызывающие разрыва металла.

Излом представляет собой полосу поперек направления прокатки или под углом к нему. Изломы появляются из-за резкого перегиба в процессе сматывания, разматывания рулонов, либо при перекладке тонких листов.

Недотрав выглядит как пятна, полосы, появившиеся на металлическом изделии из-за неравномерного травления.

Перетрав – это местное или общее разъедание поверхности изделия, которое проявляется как точечные либо контурные углубления. Образуется, так же как и недотрав, при несоблюдении режима травления.

Пятна загрязнения могут иметь форму полос, натеков, разводов. Их оставляют на поверхности металлического изделия технологическая эмульсия, загрязненное масло, мазут.

Коррозионные пятна могут быть светлыми или темными, обычно имеют шероховатую текстуру, так как появляются под действием коррозии.

Цвета побежалости проявляются в виде окисленных участков, то есть пятен и полос различной окраски и формы. Такие пятна отличаются гладкой поверхностью, так как проявляются при нарушении норм термической обработки и травления.

Кольцеватость характерна только для круглых металлических заготовок – на их поверхности появляются повторяющиеся кольцеобразные выступы, углубления. Виной тому пластическая деформация, плавка.

Следы плавки несколько похожи на кольцеватость, они выглядят как повторяющиеся светлые и темные полосы. Однако в данном случае полосы идут по заготовке в любом направлении: могут быть продольными, поперечными либо спиралеобразными. Образуются при плавке.

Омеднение проявляется как покраснение некоторых участков поверхности металлического изделия. Такие пятна образуются после контактного выделения меди, что связано с нарушением режимов термической обработки и травления.

Серповидность полос и лент – это отклонение формы металлического изделия от поверочной линейки. Такой дефект измеряют в миллиметрах на метр длины полуфабриката.

Овальностью называют отклонение поперечного сечения изделия от формы круга. Если с – максимальный, d – минимальный и т – средний диаметр сечения, то по формуле c - d/m × 100 можно рассчитать отклонение от идеальной формы в процентах.

Разностенность – несовпадение толщины стенки по длине трубы с номинальной толщиной либо разница в толщине заготовки по ее площади.

Разнотолщинность – отклонение толщины плоского изделия по длине и ширине от установленных параметров либо разница толщины стенки вдоль длины металлической трубы.

Фестонистость представляет собой появление выступов по краю металлического изделия при глубокой штамповке листов и лент. Направление выступов соответствует направлению оси прокатки.

Способы обнаружения дефектов металлических изделий

Существует несколько уровней исследования, которые используются для разных глубин и размеров дефектов:

Субмикроскопическое исследование.
Микроанализ.
Макроанализ.

Под дефектами кристаллического строения металлов принято понимать отклонения от структуры идеального, то есть бездефектного, кристалла.

Дефекты кристаллической структуры делят на типы в соответствии с их формой и размерами:

Дислокации, то есть отсутствие полуплоскости кристаллической решетки.
Вакансии или пустоты в узлах кристаллической решетки.
Атомы внедрения, предполагающие присутствие в решетке дополнительных атомов между узлами.
Атомы замещения, то есть атомы другого элемента, находящиеся в узлах кристаллической решетки обрабатываемого металла.

1. Субмикроскопическое исследование.

Цель его состоит в выявлении дефектов на границах кристаллов или зерен. Дело в том, что из-за неравномерности кристаллизации или недостаточного питания зародышей жидким раствором появляются тонкие прослойки между блоками кристаллов. Либо причина может скрываться в выделении на поверхности кристаллов твердой фазы нерастворимых соединений и элементов. Так, фосфор и целый ряд тугоплавких металлов не способны образовывать соединения с железом в сталях, поэтому они откладываются на границах зерен.

В число субмикроскопических дефектов входят сколы в стали 38Х2МЮА. Причина их появления проста: во время легирования стали алюминием по границам зерен выделяются локальные плоскости, которые и становятся слабым местом металла во время дальнейшей обработки.

2. Микроанализ.

При подобном исследовании для выявления дефектов используют микроскопы с увеличением более 100 крат. Именно микроанализ применяется чаще всего при поиске литейных дефектов. Этот метод позволяет определить балл зерна, наличие и количество включений неметаллической природы, меди, серы и фосфора, структуру металла.

От доли углерода и легирующих элементов, содержащихся в стали, зависит, какие твердые фазы выделятся при кристаллизации. Отметим, что данные стадии имеют различную прочность, твердость и пластичность. В стойких к коррозии марках стали при разных температурных режимах охлаждения формируются фазы аустенита, мартенсита или ледобурита.

Также к ключевым характеристикам, определяющим качество металла, относится балл зерна. Дело в том, что при снижении данного показателя повышается пластичность металла, но снижается его прочность. Однако легирование карбидообразователями или тугоплавкими материалами позволяет добиться упрочнения стали, сохраняя при этом ее изначальную пластичность.

Одним из главных направлений исследования микроанализа считается определение доли вредных примесей и неметаллических включений (в процентах). Чаще всего роль вредной примеси играют сера и фосфор, из-за которых сталь приобретает такие свойства, как красноломкость и хладноломкость.

Чтобы металл мог применяться для производства изделий, доля этих двух элементов должна укладываться в установленные нормы. Благодаря контролю неметаллических включений удается установить содержание в стали оксидов, сульфидов, нитридов и других соединений. Отметим, что такие примеси могут влиять на металл как положительным, так и отрицательным образом.

3. Макроанализ.

Данный способ изучения представляет собой визуальное выявление дефектов металлических изделий, иными словами, с его помощью поверхность рассматривается при увеличении до 30 крат. Такое исследование позволяет обнаружить крупные дефекты поверхности или глубинных слоев металла. Нужно понимать, что макроскопические изъяны могут образовываться на любом этапе производства металлического изделия – от выплавки и до хранения. Чаще всего после выявления подобных деформаций металл забраковывают или возвращают на доработку.

Почему следует обращаться именно к нам

Мы с уважением относимся ко всем клиентам и одинаково скрупулезно выполняем задания любого объема.

Наши производственные мощности позволяют обрабатывать различные материалы:

цветные металлы;
чугун;
нержавеющую сталь.

При выполнении заказа наши специалисты применяют все известные способы механической обработки металла. Современное оборудование последнего поколения дает возможность добиваться максимального соответствия изначальным чертежам.

Для того чтобы приблизить заготовку к предъявленному заказчиком эскизу, наши специалисты используют универсальное оборудование, предназначенное для ювелирной заточки инструмента для особо сложных операций. В наших производственных цехах металл становится пластичным материалом, из которого можно выполнить любую заготовку.

Преимуществом обращения к нашим специалистам является соблюдение ими ГОСТа и всех технологических нормативов. На каждом этапе работы ведется жесткий контроль качества, поэтому мы гарантируем клиентам добросовестно выполненный продукт.

Благодаря опыту наших мастеров на выходе получается образцовое изделие, отвечающее самым взыскательным требованиям. При этом мы отталкиваемся от мощной материальной базы и ориентируемся на инновационные технологические наработки.

Мы работаем с заказчиками со всех регионов России. Если вы хотите сделать заказ на металлообработку, наши менеджеры готовы выслушать все условия. В случае необходимости клиенту предоставляется бесплатная профильная консультация.

ДЕФЕКТЫ ЛИТЬЯ МЕТАЛЛА

Сплавы для литья состоят из двух и более компонентов. Основным элементом выступает металл. Сплавы из металла обладают более высокими механическими и физическими свойствами, чем чистые металлы.

Например, прочность стали больше прочности железа, а бронза и латунь прочнее меди.

Литые изделия применяют во всех отраслях промышленности. Самый распространенный метод литья — литье по выплавляемым моделям (ЛВМ). Для того, чтобы получить отливки применяют неразъемные формы, которые сформированы из воскоподобных композиций.

Преимущества ЛВМ:

Большая точность отливок.
Возможность вылить детали сложной формы и маленького размера.
Экономия расходного материала и инструмента.
Литье тонкостенных литых конструкций.

Рисунок 1. Процесс литья по выплавляемым моделям.
1 – пресс-форма; 2 – модель; 3 – блок моделей отливок; 4 – слой суспензии; 5 – огнеупорный материал; 6 – пары аммиака; 7 – горячая вода; 8 – опорный материал; 9 – печь; 10 – прокаленная форма.

а — запрессовка модельного состава в пресс-форму; б – сборка моделей в блоки; в – нанесение на модельные блоки огнеупорной смеси; г – нанесение слоя огнеупорного зернистого материала; д – подсушка слоев оболочки; е – удаление модельного состава; ж – формовка в опоки; з – прокалка в печи; и – заливка формы.

Важная задача литейной отрасли – сократить потери от брака.

Две основные системы для определения дефектов литья металла:

Выявление дефектов по причинам образования и общности явлений.

Определение дефектов литья металла по внешнему виду.

ПОВЕРХНОСТНЫЕ ДЕФЕКТЫ ЛИТЬЯ МЕТАЛЛА

1. Пригар.

Наслоение на отливке, образующееся из элементов формовочных материалов, которые оплавились. Это образование крепко держится на наружной части отлитой детали. Начальный этап формирования пригара – жидкий сплав попадает в поры формы. Вторая стадия – окислы металла расплава вступают в реакцию с окислами формовочного материала.

Чтобы предотвратить этот дефект нужно добиться того, чтобы давление расплава было меньше критического и температура на поверхности формы была ниже температуры затвердевания сплава.

Таблица 1. Критическое давление (кГ/см 2 ) в газовых средах при попадании в образцы, нагретые до 1600 0 C.

Материал смеси	Аргон	Водород	Воздух
Циркон	0,44	0,37	0,20
Магнезит	0,42	0,40	—
Кварц	0,34	0,28	0,23
Хромомагнезит	0,38	0,34	0,28

Рисунок 2. Контактная зона пригара.
1 – отливка и сплав, проникший в поры или трещины формы; 2 – поры; 3 – новообразования; 4 – видоизмененные зерна песка; 5 – малоизмененные зерна песка.

Чтобы предотвратить попадание сплава в поры нужно использовать облицовочные смеси с высоким охлаждающим потенциалом.

Для того, чтобы получить чистую поверхность отливок создают на поверхности формы вязкую пленку, которая не пропускает кислород в поры смеси. Для этого в формовочную смесь добавляют 0,2 – 2 % щелочи, жидкого стекла, апатитовой руды или других элементов, которые при нагревании образуют вязкие легкоплавкие шлаки.

2. Складчатость.

Часто наблюдается на чугунных отливках в виде сморщенных участков и углублений с бесформенными краями. Дефект образуется около питателей отливок. Складчатость резко снижает гидравлическую плотность отливок.

Методы предупреждения складчатости. При избыточном количестве угля, пека и других элементов повышается появление блестящего углерода и появляется складчатость. Поэтому содержание этих материалов в составе формовочных смесей не должно быть выше 5 – 6 %. Нужно увеличивать газопроницаемость формовочной смеси, а также усовершенствовать вентиляцию форм. Также значительное увеличение температуры заливаемого металла уменьшает вероятность образования такого дефекта литья металла как складчатость.

3. Ужимины.

Это утолщение на поверхности отливки, под которым располагается полость. Внутри полости находится формовочный материал. Ужимины образуются от быстрого нагрева рабочей полости формы. Они могут иметь вид неглубоких вытянутых канавок или впадин, тонких и плоских наростов неправильной формы с песчаными включениями. Иногда образуются ужимины без прослойки формовочной смеси. Такие удалить очень трудно.

Рисунок 3. Схема образования ужимин при тепловом и механическом воздействии струи расплава на поверхности формы.
а – отслоение и разрушение участка полости формы; б – отливка с дефектом.

Способы предотвращения ужимин.

Самый распространенный – нанести на поверхность формы, которая склонна к отслоению, параллельные риски сплошной сеткой. Расстояние между рисками зависит от свойств формовочной смеси и условий заливки формы.

К способам предотвращения ужимин относится также повышение прочностных свойств зоны конденсации влаги за счет активации глинистых материалов, входящих в состав формовочных смесей, определенным количеством кальцинированной соды.

Увеличить прочность зоны конденсации влаги можно путем введения в формовочные смеси веществ, приготовленных на основе производных крахмала и целлюлозы. В зоне конденсации влаги, нагретой до 100 0 C, они хорошо поглощают влагу и препятствуют ее разупрочнению.

Уменьшают температурные напряжения формовочных смесей, вводя в их состав специальные добавки – древесную и злаковую муку, сульфитную барду, торф и прочие.

ДЕФЕКТЫ ЛИТЬЯ МЕТАЛЛА. РАКОВИНЫ

1. Газовые раковины.

Это пустоты в отливке, которые образовались под воздействием газов. Такие дефекты литья металла могут располагаться как группами, так и быть одиночными очагами. Они имеют гладкую поверхность.

Для предупреждения появления газовых раковин, которые образуются при попадании газа в сплав, следует уменьшать газотворность смесей, увеличивать скорость отвода газов из форм и стержней и удалять из отливки газовые пузыри до ее затвердевания. Газы, оставшиеся в металле в растворенном состоянии, раковин не образуют. Когда отливка быстро затвердевает, выделяется меньше растворенных газов и вероятность появления газовых раковин уменьшается. Для того, чтобы уменьшить газонасыщенность металлов применяют вакуумную плавку.

2. Ситовидная пористость.

Вытянутые раковины с гладкими стенками, которые расположены под литейной коркой по всей отливке или в отдельной ее части перпендикулярно к поверхности отливки. Отдельные раковины могут выходить наружу. Их диаметр не меньше 2 – 3 мм. Дефект встречается в стальных и чугунных отливках.

Рисунок 4. Ситовидная пористость в сечении стальной отливки.

Как не допустить образование ситовидной пористости. Самым распространенным методом является раскисление сплава с большим количеством раскисляющих добавок, достаточных для того, чтобы связать кислород, который попадает в сталь в момент между выходом из печи и окончательным заполнением формы. Часто для раскисления применяют алюминий. Оптимальная норма – 1,5 кг на 1 тонну стали. Остаточное его содержание в отливке должно составлять 0,04 – 0,06 %.

Также рекомендуется сокращать время плавки после кипения стали, чтобы не повышать содержание кислорода и водорода, не допускать попадания влаги из системы охлаждения, тщательно раскислять сталь в печи. Не рекомендуется заливать формы сильно перегретой сталью.

Для того, чтобы исключить ситовидную пористость в чугунных отливках необходимо выявить и устранить источники попадания в чугун алюминия и титана. В чугуне их количество не должно превышать 0,01 – 0,02 %.

Водород из чугуна удаляют продувкой сухим инертным газом (азот, аргон), а также методом заливки чугуна в просушенные формы.

3. Усадочные раковины и пористость.

Это открытые или закрытые полости в отливке, которые имеют шероховатую грубокристаллическую поверхность.

Усадочная пористость проявляется в виде мелких полостей, которые расположены между дендритами сплава по всему объему отливки или в ее центральных частях. Усадочные раковины образуются в утолщенных местах отливки, которые затвердевают в последнюю очередь. Металл в усадочной раковине содержит большой процент серы и фосфора.

Большое влияние на образование усадочных дефектов литья металла оказывает химический состав сплава.

Как предотвратить усадочные дефекты? Усадка – естественный процесс, который проходит в остывающей отливке. Предотвратить его невозможно. Все что можно сделать – создать такие условия затвердевания, при которых недостаток жидкого металла в кристаллизующейся отливке восполняется путем подвода дополнительного жидкого металла. Этот процесс должен быть непрерывным и продолжаться до полного затвердевания.

НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИЕ ВКЛЮЧЕНИЯ В ОТЛИВКАХ

1. Шлаковые включения.

Это включения, которые имеют вид и состав шлака. Чаще всего они расположены в верхних частях отливок или на их поверхности.

Основная причина возникновения – проникновение шлака вместе с расплавом в рабочую полость литейной формы. Если частицы шлака слишком мелкие, они не приводят к образованию дефектов литья металла.

Основные способы предотвращения шлаковых включений:

Полное отделение шлака в процессе плавки и подготовки к заливке.
Задержка шлака в литниковой системе за счет применения специальных элементов и приспособлений.

В производственных условиях исключается длительная выдержка жидкого металла в ковшах. Таким образом, чтобы предотвратить образование шлаковых включений процесс шлакообразования и вязкость шлака следует регулировать в процессе плавки, подбирая и дозируя флюс определенного состава. Установка шлакоуловителей позволяет отделить расплав от шлака.

Рисунок 5. Схемы литниковых систем.
а – тормозящая; б – дроссельная; в – с центробежным шлакоуловителем; г – дождевая; д – сифонная; 1 – литниковая чаша; 2 – стояк; 3 – шлакоуловитель; 4 – питатели; 5 – отливка; 6 – дроссель.

2. Песчаные включения.

Открытые или закрытые полости в отливке, которые заполнены формовочным или стержневым материалом. В большинстве случаев являются следствием других дефектов, вызванных разрушением рабочей полости формы и приводящих к образованию приливов.

Природные глинистые формовочные смеси способствуют усилению размыва формы и увеличению количества песчаных включений.

Как предотвратить песчаные дефекты литья металла. Следует повышать механическую прочность материала формы. Для этого в нее вводят достаточное количество глины или бентонита и тщательно перемешивают компоненты.

Образование песчаных включений также уменьшается при окрашивании литниковой системы цирконовой краской. Кроме того, в ней не должно быть резких поворотов, отдельные элементы должны плавно сопрягаться и иметь соответствующие радиусы закругления.

Соблюдение технологии также имеет очень важное значение. Важно не допустить попадание формовочной смеси в форму при ее сборке, транспортировке и выдерживании перед заливкой.

3. Плены.

Это пленки на поверхности и внутри отливки, состоящие из окислов и включений формовочного материала.

Рисунок 6. Механизм образования плен.
а, I – расплав плена разрушается на его гребне при быстром неспокойном поступлении в форму;
а, II – вытекающий через разорванную плену расплав заливает смежные участки полости формы.
а, III – в этом случае плена полностью или частично остается в толще отливки.
б – прижимаясь к стенкам формы или стержней, плены могут способствовать образованию неровной волнистой поверхности отливок.

Увеличение склонности сплава к пленообразованию вызывают алюминий, титан, хром. Склонность стали к образованию плен увеличивается при ее многократном перегреве без наведения шлака.

Температуру расплава, при которой начинают появляться плены, называют порогом пленообразования.

Для стали Х18Н9ТЛ температурный порог составляет 1600 – 1630 0 C, для марки Х20Н5Г12АФЛ — 1500 – 1580 0 C. При нагреве сплава выше порога пленообразования плены исчезают.

Эффективный способ уменьшения плен – повышение температуры и скорости заливки расплава, а также создание в форме восстановительной атмосферы за счет введения органических веществ – мазута, каменноугольной смолы и пека.

ДЕФЕКТЫ ЛИТЬЯ МЕТАЛЛА. ТРЕЩИНЫ

В процессе затвердевания отливки температура отдельных ее участков никогда не бывает одинаковой. Температура поверхности всегда ниже, чем внутренних слоев, тонкие стенки остывают быстрее толстых. Стержни и болваны, окруженные металлом, быстро прогреваются и затрудняют отвод тепла от соприкасающихся с ними стенок отливки, части отливок, примыкающие к литниковой системе и прибылям, остывают медленнее. Одни элементы отливки, препятствуя свободной усадке других, оказывают друг на друга силовое воздействие. В результате возникают внутренние напряжения, от которых и появляются трещины.

1. Горячие трещины.

Так называют хорошо видимое нарушение сплошности отливки. Поверхность трещин грубая, окисленная, со следами дендритов. Характерный признак – неровные края и значительная ширина.

Рисунок 7. Горячая трещина в отливках.

Горячие трещины появляются от растягивающих напряжений. Причиной разрушения может быть недостаточная прочность сплава или недостаточная способность к деформированию.

Большое влияние на образование горячих трещин оказывает конструкция отливки. Чем больше разница в толщине отдельных частей отливок, тем больше температурные напряжения.

Методы предотвращения горячих трещин. Важно обеспечить минимальный перепад температур в стенках и отдельных частях отливки в период ее затвердевания и охлаждения. Поэтому нужно правильно конструировать отливки так, чтобы одновременно обеспечить затвердевание и остывание стенок отливки без образования термических узлов.

Рисунок 8. Предупреждение горячих трещин в герметическом узле отливки.
а – горячая трещина в остром углу; б – закругления; в – тонкие ребра и наружный холодильник.

Большое влияние на образование трещин оказывает температура металла, способ его подвода, наличие прибылей, неметаллические включения. Все эти факторы нужно учитывать.

2. Холодные трещины.

Когда стальные отливки охлаждаются до 620 – 650, а чугунные ниже 400 – 650 0 C, в их материалах преобладают упругие свойства. От этого образуются холодные трещины. Механизм образования холодных трещин почти не отличается от горячих.

Рисунок 9. Холодная трещина.

Холодные трещины появляются в зоне растягивающих напряжений и располагаются в острых углах и других местах, где концентрируются напряжения.

Предотвращение холодных трещин. Важно не допустить возникновение остаточных напряжений. Для этого повышают прочность и пластических свойств металла отливки. Например, стали с пониженным содержанием углерода и легирующих элементов меньше склонны к образованию данных дефектов литья металла.

У компании ООО ЛипецкТехноЛит есть собственный цех литья, где мы применяем современные технологии в области изготовления стали, оборудования для металлообрабатывающей промышленности и запасных частей к нему.

У нас вы можете приобрести готовые дробеметные установки или заказать изготовление нестандартного оборудования по чертежам. Если нет чертежей – наши специалисты проведут исследование и предоставят присоединительные размеры перед изготовлением.

ВИДЫ ДЕФЕКТОВ СТАЛИ. ВНУТРЕННИЕ ДЕФЕКТЫ

Каждое металлургическое предприятие стремится выпускать качественную продукцию. Как на заводах-поставщиках, так и на заводах-потребителях металл подвергается контролю на соответствие ГОСТам и техническим условиям. В том числе на наличие дефектов и неоднородности структуры. Их возникновение связано со сложностью металлургического производства. Но иногда проявленные виды дефектов стали – банальное несоблюдение технологических режимов при изготовлении стали.

Разработать правильную концепцию по устранению или значительному уменьшению таких неприятностей возможно только на основе правильной классификации дефектов и знаний условий их образований. Правильная классификация также служит основой для принятия решений об использовании металла с дефектами.

Достоверно определить вид и источник возникновения удается только после его непосредственного возникновения. Особенно сложно определить возникновение дефектов поверхности, на которые при нагреве воздействует воздух или атмосфера печи, что приводит к изменению химического состава поверхностного слоя, окислению, потере углерода, образованию в зоне дефекта оксидов, нитридов и других фаз.

Существует несколько способов обнаружения и изучения поверхностных и внутренних дефектов:

Эти методы нередко используют в комплексе.

Здесь мы рассмотрим ключевые внутренние виды дефектов стали.

1 ДЕФЕКТ УСАДОЧНАЯ РАКОВИНА

Пустота, которая образовывается, когда уменьшается объем в процессе твердения металла.

Существует открытая, закрытая и вторичная усадочные раковины. Внутренняя ее плоскость неоднородная, с маленькими выпуклостями и впадинами. Бывает так, что в усадочных раковинах находятся дендритные кристаллы. В закрытой и вторичной раковинах поверхность не окислена, а в открытой покрыта слоем оксидов. Вторичная усадочная раковина расположена ниже открытой и закрытой и отделена от них слоем толстого сплава. В дефекте накапливаются инородные тела. Сплав, прилегающий к раковине, богат углеродом, серой и фосфором.

Усадочную раковину удаляют раскаленной деформацией, если она не загрязнена труднорастворимыми оксидами. В противном случае ее заваривают в кипящей стали с минимальным содержанием кремния.

Чтобы исключить глубокое проникновение усадочной раковины в слиток можно увеличить его конусность и размеры прибыльной части. Из экономических соображений часто используется способ утепления и обогрева прибыльных частей слитков. Это позволяет уменьшить глубину посадочной раковины и сократить отходы металла. Также используют экзотермические засыпки или вставки, электродуговой обогрев металла. Такие методы полностью устраняют усадочную раковину.

2 ПОДУСАДОЧНАЯ ЛИКВАЦИЯ

Фрагмент сплава ниже усадочной, богатый углеродом и ликвидирующими примесями.

В процессе травления обнаруживается темными участками, прилегающими к нижней части прибыли без нарушения сплошности.

Чем слитки тяжелее, тем четче выражается дефект. После деформации он практически исчезает вместе с прибыльной частью. Причина образования такого виды дефектов стали – добавление в застывающий металл углерода и примесей. Наиболее резко полусадочная ликвация проявляется в сплавах с большим промежутком температур затвердения и низкой теплопроводимостью. Чтобы избежать данного дефекта необходимо регулировать величину обрези прибыльной части.

3 РОСЛЫЙ СЛИТОК

Слиток со вспучиванием верхней части, который вызван обильным выделением газов при кристаллизации сплавов.

В ходе этого дефекта образуются крупные пузыри. Фактор появления – большая концентрация газов (кислорода, азота, водорода) в сплаве. Чаще обнаруживается в сталях кипящих и полуспокойных.

После рафинирующих переплавов сплав не подвержен рослости.

4 ПУЗЫРИ

В сплошном металле выглядят как пустоты круглой, овальной или продолговатой формы, которые появляются от испарения газов.

Если в стенках пузырей нет устойчивых оксидов или силикатов, их можно заварить с помощью горячей деформации. В противных обстоятельствах стороны пузыря смыкаются и появляется тонкая прослойка оксидов.

Меры предупреждения образования пузырей:

5 КОРОЧКИ

Часть металла, запачканная неметаллическими инородными телами. Находятся внутри слитков или на поверхности. Бывают темные и бледные.

Темная корочка – изъян макроструктуры. Выглядит, как участок, который плохо полируется и содержит большое количество примесей. Самый надежный метод обнаружить корочки – ультразвуковая проверка.

Как предотвратить загрязнение металла корочками:

Светлая корочка – изъян макроструктуры внизу слитка. Выглядит как светлая полоса или пятно скобообразно формы с неметаллическими включениями. Это дефект с повышенной пористостью. В светлых корочках содержание углерода ниже, чем в целом в сплаве.

6 ОСЕВАЯ ПОРИСТОСТЬ И V-ОБРАЗНАЯ ЛИКВАЦИЯ

Присутствие в осевой зоне слитка мелких пор усадочного происхождения. Располагается в середине слитка, до зоны плотного металла под прибылью. Иногда сопровождается межкристаллитными щелями и неметаллическими инородными примесями. На продольных микрошлифах проявляется в виде пор. Появляется в процессе затвердения последних порций жидкого сплава в условиях недостаточного питания жидким металлом.

Осевая пористость полностью заваривается горячей деформацией. Уменьшить осевую пористость можно путем разливания стали в изложницы с большой конусностью и с меньшим отношением высоты к диаметру, а также утеплением или обогревом прибыльной части.

7 МЕЖКРИСТАЛЛИТНЫЕ ТРЕЩИНЫ, ПРОСЛОЙКИ И СКОЛЫ

Повреждения сплошности, которые появляются по линиям кристаллов из-за усадочных, термических и структурных напряжений. Трещины и прослойки чаще всего располагаются в оси слитков.

Причина появления – усадочные напряжения в участках металла. Для предупреждения межкристаллитных трещин рекомендуется выплавлять стали и сплавы в электродуговых печах на свежей шихте или на шихте с небольшим количеством отходов, применять продувку кислородом, минимизировать содержание серы и кислорода.

8 УГЛОВАЯ ЛИКВАЦИЯ И УГЛОВЫЕ ТРЕЩИНЫ

Угловая ликвация – узкие участки в углах слитков, обогащенные ликватами и возникающие на стыке двух направленных от стенок изложницы фронтов кристаллизации.

Угловая трещина – разрыв от растягивающих напряжений по участкам угловой ликвации, который может быть внутри слитка или выходить на поверхность по углам слитка.

Причина такого виды дефектов стали – обогащение ликватами зоны соприкосновения фронтов кристаллизации от граней слитка к центру. Чтобы снизить угловую ликвацию нужно снизить содержание серы и кислорода в металле и уменьшить массу слитков. Для предупреждения трещин вдобавок нужно снизить температуру жидкого металла на разливке и уменьшить скорость разливки. Также полезное влияние оказывает присадка титана (менее 0,02%).

9 ЛИКВАЦИЯ СТАЛЕЙ

Неоднородность сплавов по составу, которая образуется при затвердевании.

Различают дендритную и зональную ликвации.

Дендритная – неоднородность по составу осей и межосных участков в объеме дендрита.

Зональная – неоднородность по составу различных зон.

Меры предупреждения дендритной ликвации малоэффективны. Полезным является термическая обработка при высокой температуре – гомогенизация. Нагрев стали и сплавов при 1000 – 1280 С˚ в течение 2 – 20 ч в зависимости от марки стали и цели обработки может привести к уменьшению степени ликвации.

10 ЛИКВАЦИОННЫЙ КВАДРАТ

Изъян в поперечных макрошлифах деформированного металла, представляющий собой структурную неоднородность в виде травящихся зон, контуры которых повторяют форму слитка.

Причина образования – сочетание зональной и дендритной ликвации и примеси. Чтобы снизить дефект нужно уменьшить содержание серы и других включений, а также понизит температуру разливки стали и уменьшить массу слитков.

11 ТОЧЕЧНАЯ НЕОДНОРОДНОСТЬ

Локальное скопление сульфидов, нитридов, оксидов и карбидов, которые образуются при кристаллизации стали вследствие дендритной ликвации примесей. Выявляется в виде темных пятен и располагается в средней части сечения заготовок. Точечная неоднородность может возникать при всех способах производства стали. Уменьшить дефект можно, снизив содержание серы, кислорода, фосфора и азота.

12 ПЯТНИСТАЯ ЛИКВАЦИЯ

Скопление ликватов в полостях газовых пузырей. Отличается от точечной неоднородности более крупными размерами пятен и более четкими контурами.

Причина возникновения – высокое содержание газов в металле. Чтобы предупредить появление дефекта нужно уменьшить долю газов в составе, раскислить металл, выплавлять его с продувкой кислородом и не перегревать металл. Также в небольших количествах можно добавлять в состав титан, церий.

13 ЗАГРЯЗНЕНИЯ И ВОЛОСОВИНЫ

Скопление неметаллических включений, попадающих в металл из внешних источников. Делятся на макроскопические, микроскопические и субмикроскопические, которые можно заметить только под электронным микроскопом при большом увеличении. Располагаются произвольно по высоте и сечению в виде скоплений.

Волосовины – загрязнения, которые образуют нитевидный дефект. Могут быть в виде сплошных или прерывистых строчек.

Во избежание этих дефектов следует использовать высококачественные огнеупоры, чистые шихтовые материалы, оптимальные условия раскисления и десульфурации. Устранять или уменьшать контакт с воздухом и создавать условия для полного всплывания неметаллических включений.

14 ВНУТРЕННИЕ РАЗРЫВЫ ПРИ ДЕФОРМАЦИИ ИЗ-ЗА ПЕРЕГРЕВА ОСЕВОЙ ЗОНЫ

Обычно бывают мелкие групповые, однако при сильном перегреве также наблюдаются грубые разрывы. В зоне мелких разрывов образуется повышенная травимость. На образование дефекта оказывают влияние состав стали, условия деформации и температура нагрева. Предупредить образование внутренних разрывов можно путем снижения температуры нагрева металла перед деформацией. Дефект можно заварить, если при нагреве не было доступа воздуха.

15 ФЛОКЕНЫ

Тонкие разрывы металла округлой или овальной формы, которые образуются из-за структурных напряжений а стали, насыщенной водородом. Располагаются в средней зоне слитков, поковок или прутков. В литом металле встречаются редко.

Обычно образуются в процессе охлаждения стали после горячей деформации или термической обработки, а также при последующем хранении металла. Чаще других флокены встречаются в легированных конструкционных и инструментальных сталях. Реже – в углеродистых. Чем выше содержание углерода и других легирующих элементов, тем больше склонность к появлению флокенов.

16 СКВОРЕЧНИК

Внутренняя поперечная термическая трещина внутри заготовок и слитков, раскрывшаяся при деформации. Наиболее склонны к такому виды дефектов стали высокоуглеродистые и некоторые легированный стали. Появление скворечников определяется составом, структурой и способом нагрева стали.

Меры по предупреждению:

Посадка в печи предварительно отожженных слитков снижает вероятность образования трещин.

17 ВИДЫ ИЗЛОМОВ СТАЛИ

Изломы делят на шиферный, камневидный, нафталиновый и черный.

Причины образования шиферного излома – загрязненность стали неметаллическими включениями и полосчатость, которая связана с дендритной ликвацией примесей и легирующих элементов. При резком развитии дефекта снижается ударная вязкость металла. Для его предупреждения нужно применять оптимальные условия раскисления и десульфурации, чтобы снизить содержание включений. Также следует уменьшать степень дендритной ликвации.

Нафталиновый излом отличается характерным блеском, похожим на блеск кристаллов нафталина. Дефект часто обнаруживают после повторной закалки без промежуточного отжига. Очень часто нафталиновый излом встречается в сталях мартенситного класса. Исправляется отжигом.

Черный излом. В микроструктуре стали с таким дефектом наблюдается выделение графита. Этому способствуют: высокое содержание углерода и кремния, отсутствие хрома, низкая температура конца горячей деформации, длительный отпуск при температуре ниже 700 С˚, холодная деформация с высоким отпуском, добавки алюминия и закалка с последующим отпуском при 700 С˚.

Для предупреждения образования черного излома следует избегать вышеперечисленных условий и выплавлять углеродистую сталь с добавкой хрома до 0,25%. В большинстве случаев черный излом не поддается исправлению. Иногда его можно устранить закалкой с высокой температурой при значительной продолжительности выдержки.

18 РАСЩЕПЛЕНИЯ-ВЫРЫВЫ

Похожи на узкие щели, выступы и углубления в поперечном изломе прутков. Они термически обработаны на высокую вязкость и связаны полосчатостью структуры, которая возникает из-за дендритной ликвации. В продольном изломе проявляется в виде волокнистости. Образование дефекта определяется составом и строением металла, поэтому может встречаться в сталях с любым методом производства.

19 УЧАСТКИ НЕРЕКРИСТАЛЛИЗОВАННОГО ЗЕРНА

Зоны структуры деформированного металла, вытянутые вдоль направления деформации, в которых из-за задержки процессов рекристаллизации отсутствуют границы рекристаллизованных зерен. Имеют вид светлых, блестящих не травящихся участков.

Причины появления данного вида дефектов стали:

наличие крупных кристаллитов с однородной ориентировкой в средней части слитков;
малая степень деформации в средней зоне прутков;
расположение кристаллографических ориентировок отдельных кристаллитов по отношению к направлению деформации, которое приводит к минимальной плотности дефектов;

Участки некристаллизованного зерна полностью устраняются термической обработкой или деформацией.

20 РАЗНОЗЕРНИСТАЯ МАКРОСТРУКТУРА

Структура деформированного металла с участками, имеющими резко различную величину зерна – крупные зерна в основной структуре мелкого зерна. Наиболее часто можно встретить в жаропрочных сталях аустенитного класса и сплавах после окончательной термической обработки.

Разнозернистость можно предупредить, проводя деформацию в условиях, которые исключают применение критических степеней обжатия и низкой температуры окончания горячей деформации.

21 ЧАСТИЦЫ КОРОНЫ

Дефект макроструктуру слитка вакуумно-дугового переплава, имеющий вид улитки или спирали, завитков, скобок или просто скоплений и отдельных полосок. Изъян выглядит как попавшая в сплав частица короны – кольцевой выступ над слитками. Он образуется на стенках кристаллизатора из-за осаждения на них паров металлов и газов, а также из-за кристаллизации брызг металла и шлаковых капель. Причина появления – насыщенность металла газами, осевая рыхлость, поверхностные дефекты, устойчивая ионизация, недостаточный зазор между расходуемым электродом и стенкой кристаллизатора.

22 ЭЛЕКТРОПРОБОЙ В СТАЛИ ЭЛЕКТРОШЛАКОВОГО ПЕРЕПЛАВА

Полость в слитке, заполненная шлаком и распространяющаяся в глубину. Диаметр полости 10 – 15 мм. Электропробой заметен на поверхности. К полости дефекта прилегает зона металла со светлыми контурами.

Пробой образуется из-за плохого соединения кристаллизатора и поддона. Изъян типичен для электрошлакового переплава и не встречается при других способах выплавки.

Для предотвращения появления нужны:

23 КРИСТАЛЛИЗАЦИОННЫЕ СЛОИ

Неоднородность структуры, связанная с изменением скорости кристаллизации металла при рафинирующих переплавах.

Делится на послойную кристаллизацию, светлую полоску, светлое кольцо и участки пониженной травимости.

Послойная чередуется неширокими темными и светлыми зонами. Они располагаются между жидкой и твердой фазами.

Светлая полоска – яркая концентрическая полоска сплава низкой травимости. Дефекты допускаются если не слишком выражены, потому что не влияют на свойства стали.

Светлое кольцо – дефект макроструктуры осевой зоны. Широкий, со смыкающимся контуром. Появляется из-за неустойчивой системы выведения усадочной раковины слитка при окончании переплава.

Участки пониженной травимости возникают из-за свойств кристаллизации нижней сторон слитков электрошлакового и вакуумно-дугового переплава.

Чтобы предупредить появление кристаллизационных слоев нужно подбирать и соблюдать соответствующий электрический режим, регулировать стабильность теплового режима по ходу плавки и использовать электроды хорошего качества.

Существуют также другие виды дефектов стали, которые говорят сами за себя: остатки поджога от резки, дефект рубки металла, шлифовочные трещины.

Качество выпускаемой продукции напрямую зависит от соблюдения технологии производства.

Компания ООО «ЛипецкТехноЛит» строго соблюдает технологию в собственном цехе литья, чтобы не допускать появления видов дефектов стали.

Читайте также: