10. Металлургические дефекты

Металлургические дефекты образуются при выплавке слитков и литье деталей.

Усадочная раковина - представляет собой полость, образовавшуюся вследствие уменьшения объема жидкого металла при его затвердевании. Причина образования усадочной раковины - уменьшение объема металла при затвердевании

Пузыри в литом металле представляют собой полости, образовавшиеся в результате выделения газов при кристаллизации.

По расположению в слитках и литых слябах пузыри могут быть: а)внутренние, расположенные произвольно; б) подкорковые, расположенные у поверхности слитков и представляющие собой тонкие извилистые каналы; в) поверхностные.

Газовые пузыри в литом металле образуются вследствие выделения газов (оксидов углерода, азота, водорода, монооксида кремния) в период кристаллизации.

Возникновение подкорковых пузырей связано чаще всего с недостаточным раскислением металла в процессе выплавки

Плевы - пленки на поверхности или внутри отливки, состоящие из окислов, часто с включением формовочного материала.

Литейные подрезы- дефекты литья в виде углублений в местах конструктивных концентраторов напряжений.

В процессе литья слитков или деталей могут образовываться дефекты типа рыхлоты (скоплений усадочных пор), появляющиеся в результате уменьшения объема металла при затвердевании.

Ликвация представляет собой неоднородность сплавов по составу, образующуюся при их затвердевании. Ликвацией называется также процесс создания такой неоднородности.

Ликвационный квадрат (круг)- дефект, выявляющийся в поперечных макрошлифах деформированного металла; представляет собой структурную неоднородность в виде различно травящихся зон, контуры которых повторяют форму слитка

В деформированном металле загрязнения вытягиваются вдоль направления деформации и образуют нитевидные дефекты, называемые волосовинами. Волосовины могут быть в виде сплошных или прерывистых строчек, иметь различную длину (от 1 до 100 мм и более).

Флокены представляют собой в изломе пятна, а в поперечном сечнии - трещины, образующиеся вследствие структурных напряжений в металле, насыщенном водородом, а также в процессе охлаждения стали при горячей деформации, быстром охлаждении от 200 до 200С.

Шлаковые включения- неметаллические оксидные включения округлой формы, расположенные в теле отливки или на ее поверхности. Обнаруживаются внешним осмотром и рентгеноструктурным анализом.

Газовые раковины- полости округлой формы диаметром 1...3 мм и более с гладкой блестящей поверхностью.

Коробление -искажение геометрии и конфигурации отливки. Обнаруживается после остывания отливки в форме, выбивки и заварки.

11. Исследования ползучести

Ползучестью называют явление непрерывной пластической деформации под действием постоянного напряжения в течение определенного времени. Испытания на ползучесть и длительную прочность используют для количественной оценки характеристик жаропрочности металлов и сплавов. Эти испытания обычно проводят по схеме одноосного растяжения. Различают низкотемпературную (при температуре t1 < 0,4tпл) и высокотемпературную (при t2 > 0,4tпл) ползучесть (Рис. 1).

Низкотемпературная ползучесть (кривая АВ на Рис. 1) слабо зависит от температуры и приложенного напряжения при испытании, поскольку величина удлинения при реальных для конструкций напряжениях обычно мала, быстро стабилизируется во времени не может существенного вырасти даже при длительных выдержках. Поэтому практическое значение низкотемпературной ползучести мало.

Высокотемпературная ползучесть при t2 > 0,4tпл начинается с неустановившейся стадии (кривая А' В на рис. 4), затем наступает установившаяся стадия (участок ВС на кривой A'BCD) при скорости ползучести, близкой к постоянной. При высокотемпературной ползучести достаточно полно протекает процесс возврата путем поперечного скольжения и переползания дислокаций. При весьма высоких температурах (t3 > (0,5...0,8)tпл - кривая А"С') возможны также некоторые рекристаллизационныс процессы.

При стандартных испытаниях на ползучесть при растяжении определяют предел ползучести материала, т. е. наибольшее условное растягивающее напряжение σ, под действием которого материал может длительное время работать, не подвергаясь значительной деформации или при котором скорость или деформация ползучести за определенное время достигает заданном величины.

Испытания на ползучесть проводят на стандартных образцах круглым или прямоугольным сечением рабочей части на спецальных машинах для испытания на ползучесть. Удлинение образца (вследствие протекания процесса ползучести) измеряют с точностью не менее 0,002 мм специальными индикаторами. На современных испытательных машинах кривая ползучести записывается автоматически во время испытания.

Для оценки сопротивления материала разрушению при длительном воздействии температуры и напряжения определяют предел длительной прочности — условное наибольшее напряжений под действием которого материал при данной температуре paзpyшается через заданный промежуток времени.