U proizvodnji, obradi i primjeni metalnih materijala, pukotine su čest nedostatak koji ozbiljno utječe na učinkovitost i vijek trajanja materijala. Pojava pukotina ne samo da će smanjiti čvrstoću, žilavost i vijek trajanja materijala, već također može uzrokovati nesreće s lomovima, što će rezultirati ozbiljnim sigurnosnim opasnostima. Stoga je važno točno razlikovati i identificirati pukotine sirovina, pukotine toplinske obrade i pukotine kovanja kako bi se osigurala kvaliteta proizvoda, optimizirao proizvodni proces i spriječile sigurnosne nezgode.
I. Pukotine sirovina
1. Karakteristike
Pukotine sirovina obično postoje u sirovinama, s različitim oblicima, poput ravnih linija, presavijenih linija, mrežastih ili nepravilnih oblika. Ove pukotine mogu biti uzrokovane inkluzijama, mjehurićima, nejednakom organizacijom ili greškama taljenja u procesu proizvodnje sirovina. Pukotine često pokazuju jasnu promjenu boje, poput oksidacije, korozije ili mrlja, a površina pukotina je relativno hrapava, često popraćena sitnim fragmentima ili vrhovima pukotina.
2. Postanak
Uzroci pukotina u sirovinama su složeni i raznoliki:
- Neadekvatan proces taljenja: Neadekvatna kontrola temperature i vremena taljenja, što dovodi do neravnomjerne raspodjele legirajućih elemenata, segregacije ili inkluzija.
- Nedostaci lijevanja: neadekvatna kontrola temperature tijekom lijevanja, loše dizajnirani kalupi ili velike brzine lijevanja mogu rezultirati mjehurićima plina ili inkluzijama koje se ne mogu potpuno ispustiti, što može razviti u pukotine.
- Skladištenje i transport sirovina: dugotrajno skladištenje u vlažnom okruženju, nepravilno rukovanje ili pritisak slaganja mogu dovesti do koncentracije naprezanja unutar sirovina, što može dovesti do pukotina.
3. Metode razlikovanja
Pukotine u sirovinama obično se mogu identificirati vizualnim promatranjem, metalurškom mikroskopskom analizom ili rendgenskim pregledom. Pukotine se često nalaze unutar ili na površini sirovog materijala i značajno se razlikuju od organizacije, boje i stanja površine materijala.
II. Pukotine toplinske obrade
1. Karakteristike
Pukotina toplinske obrade je u procesu toplinske obrade materijala zbog organizacijske transformacije, koncentracije naprezanja ili promjene temperature su prebrze i stvaraju pukotine. Ove se pukotine obično pojavljuju duž granica zrna ili kroz karakteristike distribucije kristala, a smjer pukotine često je u skladu sa smjerom naprezanja. Površina toplinski obrađenih pukotina je glatka, ponekad oksidacijske boje.
2. Uzroci
Stvaranje pukotina toplinske obrade povezano je sa sljedećim čimbenicima:
- Koncentracija naprezanja: Toplinska naprezanja nastaju promjenama temperature u materijalu tijekom toplinske obrade. Ako postoje nedostaci ili nejednaka organizacija unutar materijala, to može dovesti do koncentracije naprezanja i stvaranja pukotina.
- Transformacija tkiva: Kod nekih metala, tijekom brzog zagrijavanja ili hlađenja, transformacija tkiva može biti popraćena promjenama volumena, što dovodi do povećanja unutarnjih naprezanja, što može dovesti do pukotina.
- Brzina zagrijavanja i hlađenja: Neodgovarajuća brzina zagrijavanja, brzina hlađenja ili izbor medija za gašenje može dovesti do neravnomjerne raspodjele unutarnjih naprezanja u materijalu, što rezultira stvaranjem pukotina.
3. Metode razlikovanja
Identifikacija pukotina toplinske obrade obično se oslanja na analizu metalurškom mikroskopijom, promatranje skenirajućom elektronskom mikroskopijom (SEM) i ispitivanje mehaničkih svojstava. Promatranjem morfologije pukotine, lokacije i odnosa s tkivom, u kombinaciji s parametrima procesa toplinske obrade, može se točnije procijeniti vrsta pukotine.
III. Kovanje pukotina
1. Karakteristike
Pukotina kod kovanja je u procesu kovanja materijala zbog neravnomjerne deformacije, koncentracije naprezanja ili dizajna kalupa i pukotina. Te su pukotine obično proširene duž smjera kovanja, a pukotine su popraćene očiglednim linijama toka kovanja s obje strane. Površina pukotina kovanja je hrapava, često s oksidnim slojevima i naborima kovanja.
2. Uzroci
Glavni uzroci pukotina kod kovanja uključuju:
- Neravnomjerna deformacija: Tijekom procesa kovanja, materijal se neravnomjerno deformira zbog neravnomjerne raspodjele temperature, razlika u brzinama deformacije ili nepravilno dizajniranih oblika kalupa, što rezultira neravnomjernom deformacijom i koncentracijom naprezanja.
- Problemi s dizajnom kalupa: dizajn kalupa je nerazuman, kao što je radijus zaobljenog kuta premalen, zazor kalupa nije odgovarajući ili nepravilan odabir materijala kalupa, može dovesti do pukotina u procesu kovanja.
- Nepravilan rad: loše podmazivanje tijekom kovanja, previsoka ili preniska temperatura, prebrza brzina kovanja itd., mogu izazvati pukotine.
3. Metode razlikovanja
Identifikacija pukotina kod kovanja obično se oslanja na makroskopsko promatranje, analizu metalurškim mikroskopom i ispitivanje mehaničkih svojstava. Promatranjem oblika pukotine, lokacije, odnosa s linijom toka kovanja i oksidacije unutar pukotine, u kombinaciji s parametrima procesa kovanja, možete točnije procijeniti vrstu pukotine.
Četvrto, sveobuhvatna metoda razlikovanja
Kako bi se točno razlikovale pukotine sirovina, pukotine toplinske obrade i pukotine kod kovanja, mogu se sveobuhvatno koristiti sljedeće metode:
1. makropromatranje: kroz promatranje oblika pukotine, položaja, boje i stanja površine, početna prosudba o vrsti pukotine.
2. metalografska mikroskopska analiza: pomoću metalografske mikroskopije promatra se organizacijska struktura pukotine, odnos s okolnim tkivom i karakteristike unutrašnjosti pukotine, kako bi se dodatno potvrdio tip pukotine.
3. Promatranje skenirajućim elektronskim mikroskopom (SEM): promatrajte mikroskopsku morfologiju pukotine, karakteristike površine loma i distribuciju elemenata unutar pukotine pomoću SEM-a, što daje točniju osnovu za procjenu tipa pukotine.
4. Ispitivanje mehaničkih svojstava: kroz mjerenje mehaničkih svojstava kao što su tvrdoća, vlačna čvrstoća, granica razvlačenja i udarna žilavost materijala, u kombinaciji s morfologijom i mjestom pukotina, sveobuhvatno analizirajte vrstu i uzrok pukotina.
5. Analiza parametara procesa: U kombinaciji s procesom proizvodnje sirovina, procesom toplinske obrade i parametrima procesa kovanja, analiziraju se mogući razlozi za stvaranje pukotina i daju važne naznake za identifikaciju pukotina.