10.3. Дефекты технологического происхождения

Рванины представляют собой раскрытые разрывы, расположенные перпендикулярно или под углом к направлению наибольшей вытяжки металла; образуются при горячей деформации металла из-за пониженной пластичности. В момент образования рванины обычно тонкие, но последующая деформация приводит к их расширению (рис. 10.6).

В сталях и сплавах, содержащих титан, по рванинам могут располагаться окислы и нитриды титана, образовавшиеся в раскрытых разрывах при вторичном нагреве металла.

Рис. 10.6. Рванины

Вызывающая образование рванины пониженная пластичность металла при температурах горячей деформации может быть связана с технологией выплавки, при которой возникают легкоплавкие или стекловидные прослойки. Низкая пластичность может быть также связана с двухфазной структурой стали аустенитно-ферритного класса.

При удовлетворительном качестве металла рванины могут образовываться вследствие неблагоприятных условий нагрева (перегрев, пережег, недогрев) или деформации (большие степени обжатия, неоптимальная схема калибровки).

Деформация заготовок с рванинами приводит к образованию на поверхности групповых дефектов, называемых прокатными плевами. Они представляют собой отслоения металла языкообразной формы, соединенные с основным металлом, и образуются вследствие раскатки или расковки рванин.

Внутренние трещины и разрывы от деформации образуются при деформации вследствие высоких напряжений и малой пластичности металла. Располагаются преимущественно в центральной зоне прутков.

Внутренние разрывы от деформации могут различаться по внешнему виду в зависимости от условий деформации. Ковка прутков квадратного сечения из круглых слитков труднодеформируемых сплавов может приводить к образованию разрывов в виде ковочного креста или разветвленных разрывов, расходящихся от центра. Иногда образуются прямолинейные ступенчатые разрывы или округлые.

Последующая деформация не устраняет грубых внутренних разрывов, если их поверхность контактировала во время нагрева с воздухом.

Возникновению дефектов способствует применение больших обжатий и отклонения от оптимальной температуры деформации. Образованию внутренних разрывов способствует низкая температура деформации.

Скворечник представляет собой раскрывшуюся при деформации трещину в слитках или заготовках. Причина дефекта - образование трещин при нагреве холодных слитков или заготовок; наружные слои металла нагреваются довольно быстро, а внутренние - медленно. Увеличение объема нагретых слоев создает растягивающие напряжения во внутренних холодных частях слитков. Под воздействием этих напряжений происходит разрыв металла. При деформации слитка трещины обычно раскрываются.

На макрошлифе наблюдается полость с разрывами, выходящими на поверхность. Для обнаружения скворечников, не выходящих на поверхность, применяют ультразвуковой контроль.

Штамповочные трещины (трещины горячего деформационного происхождения) связаны с пониженной пластичностью материала и имеют, как правило, извилистый характер.

Характерным структурным признаком, свидетельствующим об образовании трещины в процессе горячей деформационной обработки, является обеднение легирующими элементами материала детали в зоне ее полостей, которое на микрошлифах проявляется в виде наблюдаемых белых нетравящихся полос, окаймляющих поверхности трещины.

Этот признак технологического происхождения трещин является наиболее убедительным в тех случаях, когда он обнаруживается в зоне участков деталей, максимальная эксплуатационная температура которых заведомо ниже температуры начала происхождения окислительных процессов, сопровождающихся диффузионным перемещением легирующих элементов и кислорода.

Вообще, обеднение легирующими элементами материала деталей по краям поверхностей эксплуатационных трещин может являться диагностическим признаком невыявления их при проведении дефектоскопического контроля в ремонте (если наработка детали после ремонта недостаточна для высокотемпературного окисления даже при воздействии максимальных эксплутационных температур).

Обеднение легирующими элементами материала детали в зонах полостей штамповочных трещин может и отсутствовать в тех случаях, когда штамповочная трещина образуется внутри металла и получает выход на поверхность детали после удаления припуска на механическую обработку.

Прижеги - дефекты, образующиеся при локальном перегреве материала, например, в процессе клеймения (маркировки) деталей электрографом. При клеймении существует возможность случайного касания электрографом поверхности детали в местах, повреждения на которых недопустимы, либо возникновение электрического разряда при касании детали с оправкой. Интенсивный местный разогрев поверхности детали в зоне прижега сопровождается образованием структурного концентратора напряжений, в зоне которого может возникнуть растрескивание.

При металлографическом анализе материала деталей наличие прижегов устанавливается по белым, нетравящимся участкам, видимым на поверхности травленого шлифа.

Разнозернистая структура. К числу дефектов горячей деформационной обработки сталей и сплавов относится разнозернистость структуры, возникающая при попадании части металла в зону критических степеней деформации. Опасная роль разнозернистой структуры заключается в ее склонности к растрескиванию по границам крупных зерен в различных условиях, например при механической обработке, при воздействии эксплуатационных напряжений и температур за счет различия в прочностных и пластических свойствах материала с мелко- и крупнозернистой структурой.