Металлургические дефекты

Усадочная раковина – представляет собой полость, образовавшуюся вследствие уменьшения объема жидкого металла при его затвердевании (рисунок 2).

Внутренняя поверхность усадочной раковины неровная, с мелкими выступами и впадинами. В открытой раковине поверхность покрыта пленкой оксидов, вследствие контакта металла с воздухом.

В усадочной раковине скапливаются неметаллические включения, всплывающие из жидкого металла на его поверхность.

Причина образования усадочной раковины - уменьшение объема металла при затвердевании.

Рисунок 2 – Усадочная раковина

Пузыри (рисунок 3) в литом металле представляют собой полости (округлые, овальные или продолговатые), образовавшиеся в результате выделения газов при кристаллизации.

Рисунок 3 – Схема расположения подкорковых пузырей в непрерывном слитке:

а – листовой слиток; б – сортовой слиток

Корочки (рисунок 4) представляют собой участки металла, загрязненные неметаллическими включениями располагаются в объеме слитков или у поверхности. Могут быть темными или светлыми.

Рисунок 4 – Корочки в образце ступенчатой обработки

Темная корочка - дефект макроструктуры, представляющий собой участки различной формы, характеризующиеся плохой полируемостью и повышенной травимостью из- за наличия неметаллических включений и повышенного содержания примесей (серы, фосфора).

Светлая корочка - дефект макроструктуры нижней части слитка; имеет вид светлых полос, сопровождающихся неметаллическими включениями.

Формирование светлых корочек связано с перерывами в разливке (металл успевает окислиться и загустеть, а следующие порции жидкого металла проталкивают его в тело слитка) и с медленной разливкой металла, имеющего низкую температуру.

Завороты корки (рисунок 5) - дефект представляет собой завернувшиеся корки металла, окислившиеся заливины и брызги, расположенные у поверхности слитков. В деформированном металле дефект представляет собой разрывы или частичное отслоение, образовавшиеся в результате раскатки завернувшихся корок или брызг. Дефект выявляется при осмотре поверхности и может быть точно классифицирован на прутках по внешнему виду и путем микроанализа.

Рисунок 5 – Схематическое изображение заворота корки на деформированном прутке

Межкристаллитные трещины - представляют собой тонкие нарушения сплошности, образующиеся по границам кристаллов при низкой прочности этих границ. Располагаются межкристаллитные трещины и прослойки преимущественно в осевой зоне слитков, а иногда и по всему сечению слитков. Причиной образования межкристаллитных трещин является усадочные напряжения в участках металла, затвердевающего в последнюю очередь при малой прочности связи между кристаллами, которая особенно резко проявляется в присутствии на их границах неметаллической фазы.

Трещины горячие (рисунок 6) - извилистые, окисленные разрывы металла, более широкие у поверхности и сужающиеся вглубь, образовавшиеся в период кристаллизации металла вследствие действия растягивающих напряжений, превышающих прочность наружных слоев слитка.

Рисунок 6 – Схематическое изображение горячих раскатанных трещин на прутках:

а - продольная трещина; б – косая трещина

Продольные раскатанные трещины (рисунок 7) - это продольные узкие разрывы металла с плотно сжатыми и редкими ступеньками.

Рисунок 7 –Внешний вид продольной раскатанной горячей трещины на блоке Стали 20

Поперечные и наклонные раскатанные трещины (рисунок 8)- представляют собой грубые разрывы поперечной ориентации, часто языкообразной формы, сопровождающиеся иногда пленами. Образование трещин предопределяют многочисленные технологические факторы:

- перегрев жидкого металла;

- повышенная скорость разливки металла;

- повышенное содержание серы;

- пониженная теплопроводность металла.

Рисунок 8 – Поперечные и наклонные раскатанные трещины: а) листовой пруток; б) сортовой слиток. 1 – трещина перпендикулярная граням; 2 - трещина искажения; 3 – осевая трещина

Неметаллические включения (загрязнения) – бывают двоякого рода и происхождения: включения неметаллических частиц, попавших в металл извне (шлак, графит, песок); включения частиц окислов, сульфидов, нитридов, образующихся внутри металла вследствие химического взаимодействия компонентов при расположении и заливке сплава. Они располагаются в виде цепочек или сетки преимущественно по границам зерен. Могут служить источниками зарождения трещин.

В деформированном металле загрязнения вытягиваются вдоль направления деформации и образуют дефекты, называемые волосовинами (рисунок 9).

Рисунок 9 – Волосовины на валу

Коробление – искажение геометрии и конфигурации отливки. Обнаруживается после остывания отливки и заварки.

Причины возникновения:

- неравномерное охлаждение и усадка частей отливки, вызывающее появление внутренних напряжений, которые превосходят предел текучести металла;

- малая жесткость конструкции отливки;

- неправильная укладка деталей при термической обработке и т. д.

Ужимины - длинные узкие вмятины в теле отливки. Причины возникновения:

- нарушение технологического приготовления формовочной смеси, неравномерное уплотнение формы, вызывающее неравномерное расширение слоев формы при заполнении ее металлом.

Несоответствие герметичности отливки техническим требованиям чертежа. Отливки не выдерживают испытания на герметичность. Причины возникновения:

- повышенная пористость и усадочная рыхлость, неправильно подобран тип сплава.