Таблица 11.14

Основные виды дефектов в металлах и сплавах

Наименование дефекта

Характеристика и причины возникновения дефекта

Горячие трещины

Холодные трещины

Термические трещины

Газовые раковины

Усадочные раковины

Рыхлость Пористость

Песчаная (или шлаковая) раковина

Неметаллические включения

Металлические

включения

Утяжина

Плени в отливках

Спаи

Литейные дефекты Хорошо видимые разрывы поверхности отливки, распространяющиеся по поверхности кристаллов и имеющие неровную окисленную поверхность. Образуются в результате усадки нри кристаллизации металла в форме. Характерные признаки - неровные (рваные) края и значительная ширина

Тонкие разрывы поверхности отливки, имеющие чистую, светлую или с цветами побежалости поверхность. Образуются из-за внутренних напряжений или механического воздействия при температуре ниже температуры свечения отливки. В отличие от горячих трещин холодные трещины распространяются по зернам, а не по их границам; располагаются они преимущественно в острых углах и других участках концентрации напряжений

Хорошо видимые глубокие разрывы поверхности отливки. Поверх-ность излома раскрытой трещины - мелкозернистая с цветами побежалости. Обнаруживаются в отливках после термической обработки. Причина возникновения - высокие температурные растягивающие напряжения, совпадающие по знаку с остаточными напряжениями

Закрытые и открытые полости округлой формы с чистой и гладкой, иногда окисленной поверхностью, находящиеся в теле отливки. Причина образования - быстрое охлаждение металла в литейных формах, при котором растворенные газы (кислород, азот, водород, окись углерода и водяные пары) не успевают выделиться из отливки Открытые и закрытые сравнительно большие полости произвольной формы с грубой шероховатой, иногда окисленной, поверхностью, находящиеся в теле отливки. Образуются вследствие неравномерной усадки металла при кристаллизации в утолщенных участках отливки, где металл кристаллизуется в последнюю очередь. Усадочные раковины расположены между коркой и сердцевиной отливки Местное скопление мелких усадочных раковин при крупнозернистой структуре металла

Местное скопление мелких газовых или усадочных раковин. Усадочная пористость часто располагается под концентрированной усадочной раковиной, являясь как бы ее продолжением Полость в теле отливки, заполненная формовочным материалом (или шлаком)

Включения неметаллических частиц, попавших в металл извне (шлак, огнеупорный материал, графит, песок) или образовавшихся внутри металла при химическом взаимодействии в процессе выплавки и разливки (оксиды, сульфиды, силикаты, нитриды). Первые располагаются обычно в верхних частях отливок или на их поверхности, последние - в виде цепочек или сетки по границам зерен Инородные металлические тела в основном металле отливок (нерасплавленный легирующий компонент, модификатор и др.) Углубление с пологими краями, образовавшееся в результате усадки металла при кристаллизации. Под утяжиной возможны внутренние дефекты

Плены на поверхности или внутри отливки, состоящие из оксидов, часто с включениями формовочных материалов. К образованию плен склонны высоколегированные стали. Причина возникновения - взаимодействие составляющих расплава при заполнении формы с атмосферой и материалом формы, в результате чего образуется тугоплавкая и плотная пленка. При механическом разрушении этой пленки в процессе заливки формы отдельные ее куски оседают в различных местах формы

Сквозные или поверхностные с закругленными краями щели или углубления в теле отливки, образованные неслившимися потоками преждевременно закристаллизовавшегося металла. При прерывистой заливке и неравномерном поступлении металла в форму иногда возникают внутренние спаи (неслитины), одной из причин появления которых могут быть оксидные плены, создающие значительное сопро-тивление движению расплава

Дефекты прокатанного и кованого металла

Рванины Закаты

Волосовины

Расслоения

Флокены

Внутренние рывы

раз-

Плены прокатанного металла

Разрывы или надрывы металла разнообразного очертания с рваными краями

Вдавленные и закатанные в прокатываемом металле заусенцы или возвышения (бугорки) на поверхности, образовавшиеся при предшествующем лропуске слитка через калибр прокатного стана. При этом металл заусенца или возвышения не сваривается с основной массой проката. Закат, образовавшийся от заусенца, похож на продольную трещину, а от возвышения-на плену с криволинейным незамкнутым контуром. Иногда закат образуется от остатков усадочной раковины после обрезки верхней части слитка с усадочной раковиной. При прокатке раковина не заваривается из-за оксидов на ее стенках

Мелкие внутренние или выходящие на поверхность трещины, образовавшиеся из газовых пузырей или неметаллических включений при прокатке или ковке. Они направлены вдоль волокон металла и в поперечном изломе видны как точки. Шлаковые и песчаные включения не способны пластически деформироваться и при обжатии слитка распадаются на большое число обломков с острыми углами, образуя при вытяжке цепочки вдоль волокон. Силикаты железа, марганца и других элементов при температуре прокатки могут быть пластичны, поэтому вытягиваются вдоль волокон прокатанного металла. Обычно длина волосовин 20-30 мм, иногда она доходит до 100-150 мм. Встречаются волосовины во всех конструкционных сталях Нарушения сплошности внутри прокатанного металла, представляющие собой раскатанные крупные дефекты слитка (усадочные раковины, усадочная пористость, скопления пузырей или неметаллических включений). Характерным для расслоения является то, что поверхность нарушения сплошности параллельна плоскости прокатки. Так, раскатанные неметаллические включения дают внутреннюю прослойку, разделяющую лист или профиль на две, три или несколько частей

Волосные трещины с кристаллическим строением поверхностей стенок, образующиеся внутри проката или поковок из сталей перлитного и мартенситного классов. Флокены можно наблюдать на изломах в виде пятен круглой или овальной формы, имеющих серебристо-белую блестящую окраску и называемых хлопьями , а на макро- и микрошлифах-в виде прямых, иногда извилистых и зигзагообразных линий длиной от нескольких десятков долей миллиметра до 5- 10 мм и более. Причина образования флокенов - возникновение значительных структурных напряжений и охрупчивание стали в сердцевине, вызванное присутствием водорода, неуспевшего выделиться из металла при быстром охлаждении

Крупные нарушения сплошности внутренней части заготовки, периодически повторяющиеся по ее длине. Поверхность излома по разрыву- крупнокристаллическая. Разрывы возникают под влиянием сил растяжения вследствие неодинаковой деформации наружных и внутренних слоев прокатываемого металла с малой пластичностью. Наблюдаются при прокатке высоколегированных сталей. Разрывы, возникшие в начальной стадии прокатки, при дальнейшей значительной деформации могут образовать расслоения

Плены представляют собой сравнительно тонкие плоские отслоения по поверхности металла. В большинстве случаев плены имеют вид языка , у которого уширенный и утолщенный конец составляет одно целое с основной массой металла. Иногда наружный контур плен приближается к замкнутому. По размеру плены бывают от мелких едва заметных чешуек до 3-5 мм и более. Причинами образования плен при прокатке могут быть неудовлетворительное качество слитков и нарушение режимов прокатки

продолжение табл. 11.14

Наименование дефекта

Характеристика и причины воаникновения дефекта

Дефекты, возникающие при различных видах соединения деталей

Трещины в наплавленном металле

Холодные трещины в шве и переходной зоне

Микротрещины- в шве или надрывы в переходной зоне

Трещины, образующиеся в сварных соединениях при термообработке деталей или узлов Непровар Поры и раковины в металле шва

Шлаковые включения в металле шва

Непропай Непроклей

Закалочные щины

Трещины в наплавленном металле могут быть продольными и поперечными; участок трещины, как правило, сильно окислен, темный; иногда он светлый, с цветами побежалости. Причины образования трещин: неправильно выбранная марка присадочного материала; неудовлетворительное качество присадочной проволоки, обмазки или флюса; неправильные режимы и техника наплавки и сварки; высокие внутренние напряжения в швах; наличие в швах пористости и шлаковых включений

В изломе они светлые или со слабыми цветами побежалости. Возникают холодные трещины при охлаждении деталей в зоне пониженных температур, преимущественно при дуговой сварке низколегированной стали большой толщины. Чаще всего трещины возникают в переходной зоне вследствие неправильной техники сварки или неправильно выбранного материала (например, при сварке валиковы-ми швами замкнутых контуров)

На нетравленых шлифах под микроскопом мелкие трещины видны в виде тонких линий. Возникают они вследствие неудовлетворительного качества присадочной проволоки, обмазки или флюса

Такие трещины могут иметь любое направление Возникают они из-за несоблюдения режимов и условий термической обработки (в основном закалки) сварных узлов или вследствие неудовлетворительной (нетехнологичной) конструкции детали или узла

Отсутствие сплавления между основным и наплавленным металлом Пузыри (как правило, сферической формы) различной величины, заполненные газами (водородом, окисью углерода). Образуются из-за присутствия газов, поглощаемых жидким металлом сварочной ванны в процессе сварки или наплавки

Неметаллические вещества (шлаки, оксиды), заполняющие небольшие объемы. Величина их колеблется в широких пределах (от микроскопических размеров до нескольких миллиметров). Форма может быть самой различной - от сферической до плоской, вытянутой в виде пленки, которая разделяет прилегающие объемы наплавленного металла

Полное или частичное незаполнение паяльного зазора припоем Отсутствие сцепления (склеивания) в отдельных участках клееного соединения

Дефекты, возникающие при различных видах обработки деталей

тре-

Шлифовочные трещины

Разрывы металла, возникающие при охлаждении деталей преимущественно сложной формы, в Процессе закалки из-за высоких напряжений. Они могут появиться и после закалки на деталях, длительное время не подвергавшихся отпуску, уменьшающему внутренние напряжения. Отличительным признаком закалочных трещин является неопределенность их направления и извилистая форма. Закалочные трещины встречаются группами, но большей частью число их на детали невелико

Группа мелких и тонких разрывов, как правило, в виде сетки на шлифованной поверхности металла. Возникают при шлифовании сталей некоторых марок, склонных к образованию трещин, - закаленных высокоуглеродистых и легированных, цементованных, азотированных и хромированных. Причинами образования шлифовочных трещин являются, во-первых, неправильный режим предшествовавшей шлифованию термической обработки, способствовавший возникновению значительных напряжений - в этом случае даже небольшие дополнительные напряжения при шлифовании приводят к появлению поверхностных трещин, и, во-вторых, локальный перегрев металла при нарушении режима шлифования. При шлифовании низкоуглеродистых сталей шлифовочные трещины образуются редко