金属材料常见缺陷
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金属材料中的晶格缺陷金属材料是人类社会中不可或缺的一部分,广泛应用于工业生产、机械制造、建筑和装饰等方面。
而与金属材料相关的一个重要的概念便是晶格缺陷。
晶格缺陷指的是晶体结构中的原子或离子位置出现偏差或缺陷,这些缺陷会对材料的物理特性、力学性能、耐久性等造成不同程度的影响。
晶格缺陷分为点缺陷、线缺陷和面缺陷三种类型。
1. 点缺陷点缺陷是指晶体结构中某一点处原子或离子数目或种类与理想晶体结构出现偏差的缺陷。
其中最常见的点缺陷包括空位缺陷、插入缺陷和替代缺陷。
(1)空位缺陷空位缺陷是指晶体结构中某一点处由于原子或离子缺失而产生的缺陷。
空位缺陷对金属材料的物理特性和力学性能等影响较小,但是会影响金属材料的机械强度和耐久性。
例如,在均匀延展过程中,空位缺陷是一种激活位点,可以促进原子扩散,从而使金属材料失去稳定性。
(2)插入缺陷插入缺陷是指晶格结构中外来原子或离子插入到晶格中,从而打破原有的晶格结构,产生的缺陷。
插入缺陷会对金属材料的物理特性、力学性能等产生影响。
(3)替代缺陷替代缺陷是指在晶格结构中,某些原子或离子被其他原子或离子所替代所引起缺陷。
替代缺陷会对金属材料的物理特性、力学性能等产生影响。
2. 线缺陷线缺陷是指晶体结构中某一条直线或曲线处原子或离子数目或种类出现偏差的缺陷,包括位错、螺旋位错和混合位错等。
(1)位错位错是指在晶体结构中,处于某一平面上方和下方原子排列有偏差,从而形成的一个线状缺陷。
位错在金属材料中广泛存在,其对金属材料的力学性能、塑性变形和强度影响较大。
(2)螺旋位错螺旋位错是指位错沿晶体中某一个平面上旋转而形成的一种位错。
螺旋位错会对晶体的物理特性、力学性能等产生重要影响。
(3)混合位错混合位错是指通过位错的组合形成新位错的缺陷,混合位错是位错的一种重要类型。
3. 面缺陷面缺陷是指晶体结构中某一平面内的原子或离子数目或种类与理想晶体结构出现偏差的缺陷,面缺陷的种类较多。
金属材料中的晶格缺陷是一种普遍存在的现象,晶格缺陷的产生会影响到金属材料的物理特性、力学性能、耐久性等方面。
金属材料的常见缺陷
金属材料的常见缺陷包括以下几种:
1. 晶界缺陷:金属材料由多个晶粒组成,在晶界处形成缺陷,如晶界间隙、晶界滑移带等。
2. 沿晶裂纹:沿着晶粒的晶体方向产生的裂纹,通常是由于应力集中引起的。
3. 孔隙:在金属材料中存在的空洞或气体缺陷,通常由于固化过程中的气体冷凝或挥发物的损失引起。
4. 气孔:类似于孔隙,但气孔是由于金属凝固过程中的气体冷凝导致的。
5. 夹杂物:金属材料中的不纯物质或其他元素,如氧化物、硫化物、氮化物等,它们会削弱金属的力学性能。
6. 位错:金属晶体内的原子错位导致的缺陷。
7. 晶粒尺寸:晶粒尺寸不均匀可能会导致材料的机械性能差异。
8. 冷焊接:金属材料接触表面在冷态下加热,形成的焊接疵点。
这些缺陷可能会导致金属材料的性能下降或失效,因此在金属加工和制造过程中需要采取相应的措施来减少缺陷的产生。
钢材常见缺陷及原因、圆钢1划伤特征:一般呈直线型沟痕,可见沟底,长度由肉眼刚刚可见到几毫米不等,长度自几毫米至几米不等,可断续分布,也可能通长分布。
原因:导卫表面不光滑,有毛刺或磨损严重;滚动导轮不转或磨损严重;翻钢板表面不光滑刮伤;在运输过程中辊道盖板等刮伤。
2折叠特征:沿轧制方向呈直线状分布,外形似裂纹,边缘有时呈锯齿状,连续或断续分布,深浅不一,内有氧化铁皮,在横断面上看,一般呈折角。
原因:前某一道次出耳子;前某道次产生划伤、轴错、轧槽损坏或磨损严重、飞边等;原料表面有尖锐棱角或裂纹。
3结疤特征:一般呈舌形或指甲形,宽而厚的一端和基体相连;有时其外形呈一封闭的曲线,嵌在钢材表面上。
原因:前一孔型轧槽损坏破损或磨损严重;外界金属落在轧件上被带入孔型,压入钢材表面;前一道次轧件表面有深度较大的凹坑。
4耳子特征:出现于成品的两旁辊缝处,呈平行于轴线的突起条状。
有两侧耳子、单侧耳子、全长出耳、局部出耳和周期出耳等。
原因:孔型设计不良,宽展估计过小;成品前料型高度较大;成品孔辊缝小;终轧温度低,宽展增加;成品导板安装不正、尺寸大或磨损严重;横梁或导板盒松动;轧槽更换错误或轧机轴承损坏。
5弯曲特征:有头部弯曲、局部弯曲、全长弯曲等。
原因:出口导卫安装过高或过低;温度不均;上下辊径差过大;冷床不平,成品在冷床上排列不齐,移动速度不一致,翻钢设备不良;冷却水分布不均匀,成品冷却不均;精整操作不良。
6翘皮特征:呈鱼鳞状或分层翘起的薄皮,大部分是生根的,也有不生根的。
原因:导卫装置加工或安装不良,围盘有尖锐棱角,刮伤了轧件表面,再轧后,引起翘皮;输送辊道表面粗糙,刮起伤了轧件表面,再轧后造成翘皮;轧件带有薄耳子;轧槽磨损严重,轧件在孔型内打滑;连铸坯内部有较大的皮下气泡,轧后破裂形成翘皮。
7表面夹杂特征:一般呈点状、条状或块状分布,其颜色有暗红、暗黄、灰白等,机械地粘结在成品表面上,不易剥落,且有一定的深度。
钢铁材料常见缺陷及其产生原因引言钢铁材料是工业生产中常用的材料之一,具有良好的力学性能和耐久性。
然而,由于制造过程中的各种因素,钢铁材料往往会出现一些缺陷。
本文将介绍钢铁材料常见的缺陷,探讨其产生的原因,并提出相应的解决方案。
一、气孔气孔是钢铁材料中常见的缺陷之一。
它们是由于熔体中的气体无法完全排除而形成的孔洞。
气孔的出现会降低钢铁材料的强度和韧性,导致材料易于断裂。
产生原因气孔的产生主要与以下几个因素有关:1.气体残留:在钢铁制造过程中,熔体中的气体不能完全排除,导致气孔的形成。
2.不良包壳材料:在铸造过程中使用的包壳材料可能含有化学成分,当熔体进入包壳时,会释放出气体并形成气孔。
3.渣浆不均匀:如果熔体中的渣浆没有均匀分布,会导致气孔的形成。
解决方案为了减少气孔的产生,可以采取以下措施:1.加强熔体的搅拌:通过加大搅拌力度,可以促使气体顺利排除。
2.选择合适的包壳材料:使用不含有气体产生物质的包壳材料,可以减少气孔的形成。
3.控制渣浆成分:保证渣浆成分的均匀分布,可以防止气孔的出现。
二、夹杂物夹杂物是钢铁材料中常见的缺陷之一。
它们是由于在钢铁制造过程中,杂质无法被完全排除而形成的。
夹杂物会降低钢铁材料的力学性能和耐蚀性,影响其使用寿命。
产生原因夹杂物的产生主要与以下几个因素有关:1.不纯净原材料:如果原材料中存在杂质,这些杂质可能无法被完全去除,从而形成夹杂物。
2.冶炼过程不当:在冶炼过程中,温度、压力等因素的控制不当会导致夹杂物的形成。
3.金属液流动不畅:如果金属液的流动不畅,如存在死角、漩涡等情况,会导致夹杂物的形成。
解决方案为了减少夹杂物的产生,可以采取以下措施:1.选择优质原材料:使用净化程度高的原材料,能够有效降低夹杂物的含量。
2.控制冶炼参数:严格控制冶炼过程中的温度、压力等参数,确保金属的纯净度。
3.优化液流动态:通过改善冶炼设备的结构和增加搅拌力度,可以改善金属液的流动状态,减少夹杂物的形成。
铸造制品主要缺陷有偏析、气孔、缩孔与缩松、夹杂、裂纹、冷隔及其他缺陷。
1偏析偏析——在铸件中出现化学成分不均匀的现象。
偏析使铸件的性能不均匀,严重时会造成废品。
偏析可分为两大类:微观偏析和宏观偏析。
晶内偏析(又称枝晶偏析)——是指晶粒内各部分化学成分不均匀的现象,是微观偏析的一种。
凡形成固溶体的合金在结晶过程中,只有在非常缓慢的冷却条件下,使原子充分扩散,才能获得化学成分均匀的晶粒。
在实际铸造条件下,合金的凝固速度较快,原子来不及充分扩散,这样按树枝状方式长大的晶粒内部,其化学成分必然不均匀。
为消除晶内偏析,可把铸件重新加热到高温,并经长时间保温,使原子充分扩散。
这种热处理方法称为扩散退火。
密度偏析(旧称比重偏析)——是指铸件上、下部分化学成分不均匀的现象,是宏观偏析的一种。
当组成合金元素的密度相差悬殊时,待铸件完全凝固后,密度小的元素大都集中在上部,密度大的元素则较多地集中在下部。
为防止密度偏析,在浇注时应充分搅拌或加速金属液冷却,使不同密度的元素来不及分离。
宏观偏析有很多种,除密度偏析之外,还有正偏析、逆偏析、V形偏析和带状偏析等。
偏析金相组织见图1:图1边部灰色处为反偏析区2气孔金属在凝固过程中,气体的溶解度急剧降低,在戮度很大的固态金属中难以逸出而滞留于熔体内形成气孔。
与缩孔缩松的形态不同,气孔一般呈圆形、椭圆形或长条形,单个或成串状分布,内壁光滑。
孔内常见气体有H2、CO、H2O、CO2等。
按气孔在铸锭中出现的位置分为内部气孔、皮下气孔和表面气孔。
气孔的存在减少了铸锭的有效体积和密度,经加工后虽可被压缩变形,但难以焊合,结果造成产品的起皮、起泡、针眼、裂纹等缺陷。
气孔形态金相组织见图2:图2浇铸时由模底和模壁产生的气体来不及逸出而沿结晶方向形成气孔3缩孔与缩松金属在凝固过程中,发生体积收缩,熔体不能及时补充,而在最后凝固的地方出现收缩孔洞,称为缩孔或缩松。
容积大而集中的缩孔称为集中缩孔,细小而分散的缩孔称为缩松,其中出现在晶界和枝晶间借助于显微镜观察的缩松称为显微缩松。
金属材料缺陷的特点金属材料是工业生产中常用的一种材料,但是在生产和使用过程中,金属材料会出现各种缺陷,这些缺陷会直接影响到金属材料的性能和使用寿命。
因此,了解金属材料缺陷的特点对于保证产品质量和安全具有重要意义。
一、金属材料缺陷的分类1. 内部缺陷:内部缺陷是指金属材料内部存在的各种不良组织或结构,包括气孔、夹杂物、晶界、析出物等。
2. 表面缺陷:表面缺陷是指金属表面存在的各种不良组织或结构,包括划痕、裂纹、氧化皮等。
3. 尺寸偏差:尺寸偏差是指制造过程中由于加工误差或测量误差而导致零件尺寸与设计要求不符合的情况。
二、金属材料缺陷的特点1. 内部缺陷:(1)气孔:气孔是指金属内部存在的大小不等的空洞。
气孔通常由于熔体中残留的气体没有完全排出或者在冷却过程中气体溶解度降低而形成。
气孔会降低材料的强度和韧性,导致材料易于断裂。
(2)夹杂物:夹杂物是指金属内部存在的非金属物质,如氧化物、硫化物、碳化物等。
夹杂物会影响金属的力学性能和耐腐蚀性能。
(3)晶界:晶界是指相邻晶粒之间的界面。
晶界缺陷包括错位、堆垛缺陷等,会影响金属的强度和延展性。
(4)析出物:析出物是指在固溶体中析出的第二相组织,如硬质相、脆性相等。
析出物会影响金属的力学性能和耐腐蚀性能。
2. 表面缺陷:(1)划痕:划痕是指金属表面被尖锐或硬质物体刮擦后形成的线状或点状凹槽。
划痕会影响产品外观和表面质量。
(2)裂纹:裂纹是指金属表面或内部存在的断裂面。
裂纹会降低材料的强度和韧性,导致材料易于断裂。
(3)氧化皮:氧化皮是指金属表面被氧化后形成的一层薄膜。
氧化皮会影响产品外观和表面质量,同时也会降低金属的耐腐蚀性能。
3. 尺寸偏差:尺寸偏差包括公差、误差等。
公差是指零件尺寸与设计要求之间的允许范围,误差是指实际测量值与理论值之间的偏差。
尺寸偏差会影响产品的精度和可靠性。
三、金属材料缺陷的检测方法1. X射线探伤:X射线探伤可以检测金属内部存在的各种缺陷,如气孔、夹杂物、晶界等。
部分金属材料中常见的缺陷一. 锻件中的常见缺陷及产生的原因:锻件中的缺陷主要来源于两个方面:一种是由铸锭中缺陷引起的缺陷;另一种是锻造过程及热处理中产生的缺陷。
1.1锻件中常见的缺陷类型有:1.1.1缩孔;1.1.2缩松;1.1.3夹杂物;1.1.4裂纹;1.1.5折叠;1.1.6白点。
1.2 锻件中常见缺陷产生的原因及常出现的部位:1.2.1缩孔:它是铸锭冷却收缩时在头部形成的缺陷,锻造时因切头量不足而残留下来,多见于轴类锻件的头部, 具有较大的体积,并位于横截面中心, 在轴向具有较大的延伸长度。
1.2.2缩松:它是在铸造凝固收缩时形成的孔隙和孔穴, 在锻造过程中因变形量不足而未被消除, 缩松缺陷多出现在大型锻件中。
1.2.3夹杂物: 根据其来源或性质夹杂物又可分为: 内在非金属夹杂物、外来非金属夹杂物、金属夹杂物。
内在非金属夹杂物是铸锭中包含的脱氧剂、金属元素等与气体的反产物,尺寸较小,常被熔液漂浮,挤至最后凝固的铸锭中心及头部。
外来非金属夹杂物是冶炼、浇注过程中混入的耐火材料或杂质,故常混杂于铸锭下部,偶然落入的非金属夹杂则无确定位置。
金属夹杂物是冶炼时加入合金较多且尺寸较大,或者浇注时飞溅小粒或异种金属落入后又未被全部熔化而形成的缺陷。
1.2.4裂纹:锻件中裂纹形成的原因很多,按形成的原因,裂纹的种类可大致分为以下几种:1.2.4.1因冶炼缺陷(如缩孔残余)在锻造时扩大形成的裂纹。
1.2.4.2锻件工艺不当(如加热、加热速度过快、变行不均匀、变行过大、冷却速度过快等)而形成的裂纹。
1.2.4.3热处理过程中形成的裂纹:如淬火时加热温度较高,使锻件组织粗大淬火时可能产生裂纹;冷却不当引起的开裂,回火不及时或不当,由锻件内部残余力引起的裂纹。
1.2.5折叠:热金属的凸出部位被压折并嵌入锻件表面形成的缺陷,多发生在锻件的内圆角和尖角处。
折叠表面是氧化层,能使该部位的金属无法连接。
1.2.6白点:锻件中由于氢的存在所产生的小裂纹称为白点。
各种材料的常见缺陷各种材料的常见缺陷材料是人类生产、生活中不可或缺的重要基础,包括各种金属、非金属、聚合物等。
然而,无论何种材料,都会存在一些缺陷,这些缺陷会影响到材料的性能和寿命。
下面将介绍各种材料的常见缺陷。
1. 金属材料的常见缺陷(1) 气孔:指金属材料中存在的气体空腔。
气孔的存在会影响材料的强度和韧性,同时也会引起材料的腐蚀。
产生气孔的原因可能是材料熔化温度不足、气体未能完全排出等。
(2) 针孔:指金属材料内部存在的细小孔隙。
针孔虽然很小,但会导致材料在受力时出现脆性断裂。
(3) 夹杂物:指金属材料中未能完全溶解的杂质。
夹杂物会影响材料的强度和塑性,同时也会引起材料的腐蚀。
(4) 结构不均匀:指金属材料内部结构不均匀的缺陷。
这可能是由于金属加工不当或热处理不均匀等原因造成的。
结构不均匀会导致材料发生变形、疲劳等现象。
2. 非金属材料的常见缺陷(1) 孔洞:指非金属材料中的空腔。
孔洞的存在降低了材料的强度和韧性,同时也会引起材料的腐蚀。
(2) 杂质:指非金属材料中存在的不纯物质。
杂质会影响材料的物理、化学性质,导致材料的强度下降和易脆断。
(3) 晶界:指非金属材料晶粒之间的边界。
晶界可以降低材料的强度和韧性,引起材料的疲劳。
(4) 孪晶:指非金属材料中存在的晶体缺陷,使晶体发生旋转或翻转。
孪晶会导致非金属材料的脆性增加。
3. 聚合物材料的常见缺陷(1) 孔洞:指聚合物材料中存在的微小空腔。
孔洞会导致聚合物材料的强度和韧性下降。
(2) 气泡:指聚合物材料中存在的气体泡沫。
气泡会减低聚合物材料的密度,同时也会影响聚合物材料的强度和韧性。
(3) 假晶:指聚合物材料中存在的结晶缺陷。
假晶会导致聚合物材料变得易脆。
(4) 分子链断裂:指聚合物材料中分子链的断裂。
分子链断裂会导致聚合物材料的塑性下降。
总之,无论何种材料,都存在一些缺陷,这些缺陷会影响材料的性能和寿命。
因此,在材料的生产和使用过程中,必须严谨控制和处理有关缺陷,以使材料的性能更加优越,满足各种工业和生活方面的要求。
铸造制品主要缺陷有偏析、气孔、缩孔与缩松、央杂、裂纹、冷隔及其他缺略。
1偏析偏析——在铸件中出现化学成分不均匀的现象。
偏析使铸件的性能不均匀,严重时会造成废品。
偏析可分为两大类:微观偏析和宏观偏析。
晶内偏析(又称枝晶偏析)——是指晶粒内各部分化学成分不均匀的现象,是微观偏析的一种。
凡形成固溶体的合金在结晶过程中,只有在非常缓慢的冷却条件下,使原子充分扩散,才能获得化学成分均匀的晶粒。
在实际铸造条件下,合金的凝固速度较快,原子来不及充分扩散,这样按树枝状方式长大的晶粒内部,其化学成分必然不均匀。
为消除晶内偏析,可把铸件重新加热到高温,并经长时间保温,使原子充分扩散。
这种热处理方法称为扩散退火。
密度偏析(旧称比重偏析)——是指铸件上、下部分化学成分不均匀的现象,是宏观偏析的一种。
当组成合金元素的密度相差悬殊时,待铸件完全凝固后,密度小的元素大都集中在上部,密度大的元素则较多地集中在下部。
为防止密度偏析,在浇注吋应充分搅拌或加速金属液冷却,使不同密度的元素来不及分离。
宏观偏析有很多种,除密度偏析之外,还有正偏析、逆偏析、V形偏析和带状偏析等。
偏析金相组织见图Z:图1边部灰色处为反偏析区2气孔金属在凝固过程中,气体的溶解度急剧降低,在戮.度很大的固态金属中难以逸出而滞留于熔体内形成气孔。
与缩孔缩松的形态不同,气孔一般呈圆形、椭圆形或长条形,单个或成串状分布,内壁光滑。
孔内常见气体有缶、CO、H2O、等。
按气孔在铸锭中出现的位置分为内部气孔、皮下气孔和表面气孔。
气孔的存在减少了铸锭的有效体积和密度,经加工后虽可被压缩变形,但难以焊合,结果造成产品的起皮、起泡、针眼、裂纹等缺陷。
气孔形态金相组织见图2:3缩孔与缩松金属在凝固过程中,发生体积收缩,熔体不能及时补充,而在最后凝固的地方出现收缩孔洞,称为缩孔或缩松。
容积大而集中的缩孔称为集中缩孔,细小而分散的缩孔称为缩松,其中出现在晶界和枝晶间借助于显微镜观察的缩松称为显微缩松。
缩孔表而多参差不齐,近似锯齿状,晶界和枝晶间的缩孔多带棱角,有些缩孔常为析出的气体所充填,孔壁较平滑,此时的缩孔也是气孔,缩孔内往往伴生低熔点物。
缩孔均出现在断面的中心区。
位于头部的缩孔多呈锥形,内表而参差不齐或有粗大的结晶组织。
位于中部的断续缩孔多为形状不规则的大小孔洞,内部有时会充有金属凝固时析出的气体,表面较光滑,在以后的加工中往往难以焊合而形成分层和气泡。
缩孔的附近还易造成应力集中而在加工中产生裂纹。
缩松常分布于断面的中心附近或整个斷面,有时出现在缩孔附近,呈细小分散的孔洞分布于晶界或枝晶间隙。
有些细小的缩松肉眼难以发现,仅借助于显微镜致水压试验才能察觉。
疏松造成金属组织的不致密,因而大大降低合金的机械性能和抗蚀能力。
缩孔和缩松区域的大小与合金的凝固收缩系数,金属液体的流动性,结晶温度范围的宽窄,铸锭的斷面尺寸、浇铸温度以及凝固条件等因素有关。
合金的凝固收缩系数愈大,铸锭斷面的尺寸愈大,缩孔将愈严重。
合金的结晶温度范围越窄,流动性越好,则缩孔越集中;反之如合金的结晶温度越宽,凝固时的结晶过渡带越宽,则愈易形成缩松。
缩孔与缩松产生的主要原因有:熔炼工艺不合理,浇铸温度较低,补缩不良,斷流;冷却强度较大,浇铸速度快;结晶器设计不合理,保温帽太低、潮湿;合金结晶温度范囲宽,流动性差等。
缩孔与缩松形态金相组织见图3、图4:图3铸造终了时补缩不良而在头部形成缩孔,缩孔内有%体未得逸出图4横截面存在分散爆孔,周囲并伴生编松及小裂纹4夹杂与基体有明显分界而,性能相差悬殊的金属或非金属物称为夹杂。
按夹杂的性质可分金属夹杂和非金属夹杂两类。
金属夹杂指不溶于基体金属的各种金属化合物初晶及未熔化完的高熔点纯金属颗粒以及外来异金属;非金属夹杂包括氧化物、硫化物、碳化物、熔剂、熔渣、涂料、炉衬碎屑以及硅酸盐等。
按夹杂来源的不同可分内生夹杂与外生夹杂。
内生夹杂可能以游离状态或与基体金属结合成化合物的状态存在,也可能是多种杂质的互相结合。
内生夹杂中先析出的高熔点金属化合物初晶或纯金属多呈规则的颗粒状、块状、片状或针状,分布极不均匀。
而低熔点金属化合物则常沿晶界或枝晶轴间析出呈液珠状、球状、网络状或薄膜状等。
压力加工时,塑性良好的夹杂可沿如工方向拉长变形,塑性不良的夹杂仍保持铸造时形态或就碎成更小的颗粒,呈斷续的链状沿加工方向分布。
外来夹杂是在生产过程中从炉衬、工具上的剥落物,通常较粗大而形状不定。
由于与基体有完全不同的化学组成和组织,因而在折斷口或切削加工时即可根据不同的色泽与受蚀情况被发现。
钢铁中非金属夹杂物金属在凝固过程中产生的裂纹称为热裂纹;凝固E产生的裂纹称为冷裂纹。
裂纹破坏了金属的完整性,除少数可通过及时加工除去外,通常在以总的加工和使用过程中会沿着应力集中区域进一步扩大,最总导致破裂。
热裂纹是在铸锭尚未完全凝固或虽已凝固而晶界和枝晶间尚有少量低熔点相时,因金属液态、固态收缩及凝固收缩受到阻碍,当收缩应力超过了当时的金属强度或线收缩大于合金延伸率时形成的。
按出现的部位不同,热裂纹可分为表面裂纹、中心裂纹、放射状裂纹及侧面横裂纹等。
热裂纹多沿晶界扩展,曲折而不规则,常出现分枝,裂纹内可能夹有氧化膜或表面略带氧化色。
影响热裂纹的因素有合金的本性(合金的凝固收缩系数和高温强度等),浇注工艺和铸锭结构等方面。
合金中某些元素及不溶性的低熔点杂质能明显增大热裂倾向。
半连续铸锭的冷却速度较大因而比铁模铸锭热裂倾向大得多,铸造中加大铸造速度也会增大热裂倾向,从铸锭结构看,截而尺寸越大,则愈易发生热裂。
冷裂纹是在铸锭冷却到温度较低的弹性状态时,若锭坯内外还存在较大的温差,则收缩应力可能集中于某些薄弱区域。
一旦应力超过了金属的企度和塑性极限,铸锭将出现冷裂。
冷裂纹的特征是多呈穿晶开裂,多呈直线扩展,裂纹较规则、挺拔平直。
冷裂纹往往由热裂纹发展而来。
铸造裂纹产生的直接原因是存在铸造应力,引超的因素有:铸造温度不合适,速度快,冷却速度过大或过小,冷却不均匀:连铸拉停工艺不当;合金本身有热脆性,强度差;覆盖剂或润滑剂选择不合理;结晶器、址蜗、托座、浇铸管等设计不良,变形或安装不当。
铸造中冷热裂纹如图Q、图7:因铸造速度过快引起的中心热裂纹图7内部应力冷裂纹6冷隔铸锭表面出现折皱或层叠状的缺陷,或者内部出现金属不连续现象统称冷隔。
冷隔的铸锭外表面不平整,层与层之间不连续,横斷面分层,中间往往有氧化膜并伴生气孔等缺陷。
冷隔按形态可分折皱式和层叠式两种。
当浇铸温度较低,金属液面产生的薄膜凝壳未能与E来浇入的金属熔合,便产生折皱式冷隔。
层叠式冷隔较为多见,这是由于金属液的静压力大于金属的表面张力和氣化膜的强度,金属液冲破氧化膜而进入结晶器壁,但强烈地冷却使金属的流动性很快降低,结果不能与氧化膜凝売熔合而形成层叠式冷隔。
冷隔按出现的部位不同分表面冷隔、皮下冷隔和中心冷隔。
冷隔产生的原因:浇铸温度低,冷却水压高,浇速不稳定,液而波动大,中间断流,补缩不良是形成冷隔的重要因素;严重的表而冷隔向铸锭内延伸,还引起皮下冷隔;结晶器内壁结构设计不合理,选材不当等也能字致冷隔的出现。
冷隔是铸锭常见缺陷之一,影响金属表而和内部的完整性,且会影响加工和使用,严重时引起加工裂纹和其他表而缺陷。
冷隔缺陷形态如图8所示:图8中心冷隔7晶粒不均铸锭不同部位晶粒大小差异较大的现象称为晶粒不均。
常见的有:扁锭结晶中心线偏离中心,两侧粗大柱状晶,方向相差较大, 柱状晶扭曲,方向紊乱;圆锭偏心严重,局部粗大柱状晶,局部晶粒细小;悬浮晶或其他异常紐大晶粒。
产生的主要原因:结晶器内壁粗糙,结晶器变形,润滑油涂料分布不匀;冷却强度差异较大,冷却水分流不均,射角不合理,方向紊乱:浇铸时间长, 浇温低,冷却缓慢等。
典型晶粒不均如图叼所示:晶粒严重不均匀,坨晶方向絮乱8其他表面缺陷铸锭常见的表而缺陷还有:疤痕、麻面、麻坑、毛刺、纵向条痕,横向竹节等。
(Z)麻面铸锭表面的各种不平整现象称为麻面。
麻面上常有颗粒状凸起和砂眼,并伴生有涂料、覆盖剂、氧化物等污物。
产生的主要原因是铸造温度低、速度慢;结晶器内壁不光滑致擞盖剂不良; 漏斗堵寒等。
(2)毛刺铸锭表面、边角、出现尖锐状金属凸起现象称为毛刺。
产生的主要原因是结晶器内壁不光滑;空心铸坯连铸芯杆质量不好。
(3)纵向条痕铸锭表面呈连续或断续的纵向条状凸起或凹陷称为纵向条痕。
产生的主要原因是结晶器内壁钻有金属致其他氧化物或其上产生磨损的凹槽;内衬装配缝隙较大。
(4)竹节具有拉停工艺的连铸坯,表面出现较大的周期性的凹凸现象称为竹节。
产生的主要原因是拉停工艺不当或者结晶器、模具变形。
金属材料加工成形缺陷1过热与过烧金属在加热或加工过程中,由于温度高,时间长,导致组织及晶粒粗大的现象称为过热;当金属在近于熔化温度下加热或严重过热时,晶间局部低熔点组元熔化或晶界弱化现象称为过烧。
过热后表而出现粗糙的麻点,桔皮,晶粒粗大等现象。
过热了的合金强度虽下降不多,但室温下的冲击韧性和塑性却大大下降。
材料变脆,断口上显现粗大的结晶颗粒。
高倍下观察除粗大的等轴晶外,或有粗大的第二相,或有粗大的魏氏组织。
过热并非绝对废品,有时可通过再变形、再处理等方法予以矫正或降级使用。
过烧后表而粗糙,晶界变紐、变直、发毛,甚至出现裂纹,还会出现易熔化和氣化薄膜层;过烧使金属结合力大大降低;显微组织中出现晶界加粗, 熔化空洞或共晶球,熔化的液相网,甚至在几个晶粒的交界处有熔化出现的不规则空洞等现象;轧制时或挤制E出现晶界裂纹、板材侧裂、棒材头部开花、张口裂或裂成碎块,开裂部位能看到粗大枝晶和熔化的痕迹。
过热与过烧产生的主要原因有:加热温度高,时间长或局部长时间处于高温源处;热加工终了温度过高或者在高温区停留时间过长;合金中存在低熔点组元,或低熔点夹杂较多。
2裂纹与开裂(Z)加工裂纹加工工艺不当或工序存有缺陷时均能引起加工裂纹。
加工裂纹也可分为热裂纹和冷裂纹两类,其区别在于裂纹周围的显微组织,前者无明显变化而E者有严重变形。
就形态上来分有纵向裂纹、横向裂纹、侧裂、张口裂、螺旋状裂纹、周期性横裂、断裂、呈4S°的斜裂纹以及不规则裂纹等。
按分布则可分局部裂纹、头部开裂、表面裂纹、中心裂纹以及晶间裂统等。
加工裂纹的产生原因应从金属本身及加工工艺两方面来分析。
属于金属本身的有以下几方面因素:合金的成分和杂质含量;铸锭存在冷隔、斑疤和偏析瘤等表面缺陷,缩孔、疏松、气孔、夹杂、偏析等内部缺陷时,加工时易沿此而产生裂纹;发达的柱状晶构明显弱面时易沿晶界或弱而开裂:合金在上道工序存有裂纹、过烧、过热,或第二相分布不良,组织不匀,以及相变引起的微裂纹等缺陷。
(2)热处理裂纹①合金内部存在较大的残余应力时,如加热引起的热应力与残余应力方向一致而叠加超过金属徑度时会造成开裂。