I Pukotine toplinske obrade
Karakteristike:
Morfologija: pukotine toplinske obrade često nastaju u zoni martenzitne transformacije, tako da njihove pukotine mogu puknuti duž kristala ili puknuti kroz kristal. Pukotine mogu biti radijalne, zasebne linije ili mreže.
Lokacija: Pukotine se općenito obično stvaraju na oštrim kutovima izratka, pri naglim promjenama poprečnog presjeka.
Presjek: Presjek pukotine nastale kaljenjem obično nije oksidiran i može biti bijel, mutnobijel ili svijetlocrven (vodena hrđa uzrokovana kaljenjem).
Uzroci:
Do pucanja dolazi kada su velika naprezanja nastala tijekom kaljenja veća od vlastite čvrstoće materijala i premašuju granicu plastične deformacije.
To može biti povezano s čimbenicima kao što su previsoka temperatura zagrijavanja kaljenja i prebrzo hlađenje.
Razlozi za pukotine toplinske obrade
a. Metalurška kvaliteta materijala:
Metalurški problemi kao što su skupljanje i ozbiljni nedostaci valjanja mogu uzrokovati nehomogenosti materijala koje povećavaju rizik od pukotina u kaljenju.
Metalurški nedostaci poput makroskopske segregacije, segregacije krute otopine, vodika u krutoj otopini, greške kod kovanja i valjanja, zarobljavanja troske, organizacije feritno-perlitnih traka i organizacije karbidnih traka mogu djelovati sami ili u kombinaciji s makroskopskim ili mikroskopskim unutarnjim naprezanjima i uzrokovati pukotine pri kaljenju.
b. Sadržaj ugljika u materijalu i legirajući elementi:
Povećanje udjela ugljika smanjit će čvrstoću loma martenzita, čime se povećava sklonost kaljenju pukotina.
Legirni elementi kao što su Mn, Cr, V, Mo, itd. također će povećati tendenciju kaljenja pukotina s povećanjem njegovog sadržaja.
Međutim, element B može učinkovito poboljšati prokaljivost, dok odgovarajuća količina elemenata rijetke zemlje može smanjiti trenje potrebno za kretanje dislokacije, smanjujući sklonost krtom lomu.
c. Uvjeti procesa kaljenja:
Neodgovarajuća kontrola metode zagrijavanja kaljenja i brzine zagrijavanja, neravnomjerno zagrijavanje i previsoka temperatura kaljenja mogu dovesti do pukotina u kaljenju.
Metoda hlađenja kaljenjem nije prikladna, brzina hlađenja je prebrza, neravnomjerno hlađenje, kao i nepravilan odabir rashladnog medija također je čest uzrok.
Kaljenje prije nego što obradak nije pripremljen za toplinsku obradu ili nepravilna obrada, kao i kaljenje koje nije pravovremeno također može dovesti do pukotina u kaljenju.
d. Veličina i oblik obratka:
Oštri kutovi izratka, mutacije poprečnog presjeka skloni su stvaranju pukotina u kaljenju, jer su ta mjesta sklona koncentraciji naprezanja.
Veliki dijelovi osovine skloni su pukotinama izazvanim toplinskim naprezanjem ako se ne uspiju kaliti tijekom kaljenja.
e. Unutarnji nedostaci:
Defekti koji postoje unutar materijala, kao što su mjehurići pare, inkluzije, linija kose, bijele mrlje, itd., mogu postati izvor pukotina pod djelovanjem stresa toplinske obrade i postupno se širiti.
f. Svojstvena krtost martenzita:
Intrinzična krtost martenzita unutarnji je uzrok pukotina pri kaljenju, a njegova kristalna struktura, kemijski sastav, metalurški nedostaci itd. imat će učinak na to.
Pukotine u kaljenju rezultat su kombinacije čimbenika i potrebno ih je razmotriti i optimizirati u nizu aspekata, kao što su odabir materijala, kontrola procesa, dizajn obratka itd., kako bi se smanjio rizik od pukotina u kaljenju.
Karakteristike:
Morfologija: pukotine kod kovanja nastaju pri visokim temperaturama, pukotine su relativno debele i uglavnom postoje u obliku više traka, bez finog vrha, bez finog smjera. Ponekad oko pukotine nije u potpunosti razugljičeno, već poluugljičeno.
Položaj: često se proizvodi u gruboj organizaciji, koncentracija naprezanja ili legirajućih elemenata pri segregaciji.
Sekcija: pukotina može biti tamnosmeđa ili čak imati izgled kisikove kože, to je zato što se pukotina u kovanju deformira zbog širenja i kontakta sa zrakom.
Uzroci:
Nedostaci sirovina:
Preostalo skupljanje: Nepotpuno zatvorene pore ili rupe u sirovom materijalu mogu dovesti do smanjenja čvrstoće materijala tijekom procesa kovanja, što olakšava stvaranje pukotina.
Uključci u čeliku:
nemetalne inkluzije, segregacija karbida, heterogeni metalni inkluzije u sirovom materijalu mogu oslabiti kontinuitet materijala i pospješiti stvaranje pukotina.
Nepravilan postupak kovanja:
nepravilno grijanje:
temperatura zagrijavanja je previsoka ili preniska, što može dovesti do neravnomjerne raspodjele naprezanja unutar materijala, što zauzvrat proizvodi pukotine tijekom kovanja.
nepravilna deformacija:
stopa deformacije je prevelika, plastičnost čelika nije dovoljna da izdrži oblik pritiska, lako izazvati puknuće. Ova se pukotina često javlja na početku faze kovanja i brzog širenja.
nepravilno hlađenje nakon kovanja:
brzina hlađenja je prebrza ili prespora, može dovesti do unutarnje koncentracije naprezanja u materijalu, izazivajući pukotine.
nepravovremena toplinska obrada:
nakon kovanja nije pravovremena i odgovarajuća toplinska obrada, može dovesti do toga da unutarnje naprezanje materijala nije učinkovito otpušteno, čime se povećava rizik od pucanja.
g. nepravilna kontrola temperature:
U procesu grijanja i hlađenja, ako temperatura nije ispravno kontrolirana, to može dovesti do prekomjernog unutarnjeg naprezanja u materijalu, što dovodi do pucanja. Na primjer, u procesu kaljenja, ako je hlađenje prebrzo, mogu se pojaviti pukotine od kaljenja.
h. Koncentracija naprezanja materijala:
Ako u otkovku postoje područja koncentracije naprezanja, poput oštrih kutova i mutacija poprečnog presjeka, kada naprezanje premašuje kapacitet materijala, može doći do pucanja.
