Introdução aos defeitos comuns de materiais metálicos
Os principais defeitos dos produtos fundidos incluem segregação, poros, encolhimento e porosidade, inclusões, fissuras, barreiras de frio e outros defeitos.
1, segregação
Segregação - o fenômeno da composição química desigual na fundição. A segregação torna o desempenho das peças fundidas irregular e pode causar resíduos em casos graves.
A segregação pode ser dividida em duas categorias: micro-segregação e macro-segregação.
A segregação intragranular (também conhecida como segregação de ramos) - refere-se à composição química desigual de cada parte do grão do cristal, que é um tipo de micro segregação. No processo de cristalização da liga que forma uma solução sólida, somente quando os átomos estão totalmente difundidos sob condições de resfriamento muito lento, podem ser obtidos grãos de cristal com composição química uniforme. Nas condições reais de fundição, a taxa de solidificação da liga é relativamente rápida e os átomos não podem ser suficientemente difundidos. Dessa forma, a composição química dos grãos cultivados de forma dendrítica deve ser irregular. Para eliminar a segregação intragranular, a peça fundida pode ser reaquecida a alta temperatura e mantida por um longo tempo para que os átomos possam se difundir totalmente. Este método de tratamento térmico é denominado recozimento por difusão.
A segregação por densidade (anteriormente chamada de segregação por gravidade específica) - refere-se à composição química desigual das partes superior e inferior da peça fundida, que é uma espécie de macro segregação. Quando a densidade dos elementos de liga constituintes é muito diferente, após a fundição estar completamente solidificada, a maioria dos elementos de baixa densidade estão concentrados na parte superior e os elementos de alta densidade estão mais concentrados na parte inferior. Para evitar a segregação de densidade, agite totalmente ou acelere o resfriamento do metal fundido durante o vazamento, de modo que elementos de diferentes densidades não possam ser separados no tempo. Existem muitos tipos de macrosegregação. Além da segregação de densidade, há segregação positiva, segregação inversa, segregação em forma de V e segregação de banda.
2, estômatos
No processo de solidificação do metal, a solubilidade do gás diminui drasticamente, sendo difícil escapar do metal sólido com alto grau de solidificação e permanecer no fundido para formar poros. Diferentes da forma das cavidades de retração, os estômatos são geralmente redondos, ovais ou longos, distribuídos individualmente ou em série, com paredes internas lisas. Os gases comuns no furo são H2, CO, H2o, CO2, etc. De acordo com a posição onde os poros aparecem no lingote, eles são divididos em poros internos, poros subcutâneos e poros superficiais. A existência de poros reduz o volume efetivo e a densidade do lingote. Embora possa ser comprimido e deformado após o processamento, é difícil de soldar, resultando em defeitos como descascamento, bolhas, furos e rachaduras no produto.
3. Encolhimento e encolhimento
O metal encolhe em volume durante o processo de solidificação, o fundido não pode ser reabastecido a tempo e buracos de contração aparecem no local de solidificação final, que é chamado de cavidade de contração ou porosidade de contração. Cavidades de retração grandes e concentradas são chamadas de cavidades de retração concentrada, cavidades de retração pequenas e dispersas são chamadas de porosidade de retração e a porosidade de retração que aparece nos limites de grão e entre os dendritos é chamada de porosidade de retração microscópica.
A superfície da cavidade de retração é principalmente irregular, aproximadamente denteada, e a cavidade de retração entre o contorno do grão e os dendritos é frequentemente angular. Alguns orifícios de contração são freqüentemente preenchidos pelo gás precipitado e as paredes dos orifícios são relativamente lisas. Nesse momento, os orifícios de contração também são poros. Freqüentemente acompanhada por substâncias de baixo ponto de fusão. Os furos de contração aparecem na área central da seção. Os orifícios de contração na cabeça do assento são em sua maioria cônicos, com superfícies internas irregulares ou estruturas cristalinas grosseiras. As cavidades de contração intermitente localizadas no meio são, em sua maioria, poros de forma irregular. O interior às vezes é preenchido com gás precipitado durante a solidificação do metal e a superfície é relativamente lisa. Freqüentemente, é difícil soldar e formar delaminação e bolhas no processamento subsequente. A proximidade da cavidade de contração também é fácil de causar concentração de tensões e rachaduras durante o processamento.
A porosidade de contração é frequentemente distribuída próximo ao centro da seção ou em toda a seção e, às vezes, aparece perto da cavidade de contração, com pequenos poros espalhados distribuídos em contornos de grão ou lacunas de dendrito. Algumas pequenas retrações são difíceis de detectar a olho nu e só podem ser detectadas com a ajuda de um submicroscópio ou teste de pressão de água. A porosidade resulta em uma estrutura metálica não compacta, o que reduz bastante as propriedades mecânicas e a resistência à corrosão da liga.
O tamanho da cavidade de retração e da área de porosidade de retração está relacionado ao coeficiente de retração de solidificação da liga, a fluidez do metal líquido, a largura da faixa de temperatura de cristalização, o tamanho da seção transversal do lingote, a temperatura de fundição e a solidificação condições. Quanto maior o coeficiente de retração de solidificação da liga, quanto maior o tamanho da seção do lingote, mais séria será a cavidade de retração. Quanto mais estreita for a faixa de temperatura de cristalização da liga' e quanto melhor sua fluidez, mais concentrada será a cavidade de retração. Por outro lado, quanto maior a temperatura de cristalização da liga' s e quanto maior a zona de transição de cristalização durante a solidificação, mais fácil será formar a porosidade de contração.
As principais razões para a cavidade de retração e a porosidade de retração são: processo de fundição não razoável, baixa temperatura de fundição, alimentação inadequada e corte; alta resistência de resfriamento e velocidade de fundição rápida: projeto de molde irracional, tampa de preservação de calor muito baixa e úmida: O cristal de liga tem uma ampla faixa de temperatura da pele e baixa fluidez.
4. Inclusão
Objetos metálicos ou não metálicos que têm uma interface óbvia com o substrato e diferem muito em desempenho são chamados de inclusões.
De acordo com a natureza das inclusões, pode ser dividido em dois tipos: inclusões metálicas e inclusões não metálicas. As inclusões de metal referem-se aos cristais primários de vários compostos de metal que são insolúveis no metal de base e nas partículas de metal puro não fundidas de alto ponto de fusão e metais estranhos diferentes; inclusões não metálicas incluem óxidos, sulfetos, carbonetos, fundentes, escória, revestimentos e revestimentos de forno Detritos e silicatos, etc.
De acordo com as diferentes fontes de inclusões, inclusões endógenas e inclusões exógenas podem ser divididas. As inclusões endógenas podem existir em um estado livre ou em um estado de combinação com o metal de base para formar um composto, ou podem ser uma combinação de várias impurezas.
Os cristais primários ou metais puros de compostos de metal de alto ponto de fusão precipitados nas inclusões endógenas são principalmente partículas regulares, blocos, flocos ou agulhas, e sua distribuição é extremamente desigual. Os compostos de metal de baixo ponto de fusão são frequentemente precipitados ao longo dos limites do grão ou entre o eixo dendrítico na forma de grânulos, esferas, redes ou filmes. Durante o processamento de pressão, as inclusões com boa plasticidade podem ser alongadas e deformadas ao longo da direção de processamento, e inclusões com baixa plasticidade permanecem na forma de fundição ou se quebram em partículas menores, que são distribuídas em cadeias intermitentes ao longo da direção de processamento.
As inclusões estranhas são removidas do revestimento do forno e das ferramentas durante o processo de produção. Eles geralmente são grossos e têm formas incertas. Por ter uma composição química e organização completamente diferente da matriz, pode ser encontrado de acordo com as diferentes cores e condições de corrosão durante a fratura ou corte.
5. Crack
As trincas produzidas no processo de solidificação do metal são chamadas de trincas a quente; as rachaduras produzidas após a solidificação são chamadas de rachaduras a frio. As rachaduras destroem a integridade do metal. Exceto por alguns que podem ser removidos por processamento oportuno, eles geralmente se expandem ao longo da área de concentração de tensão durante o processamento e uso subsequentes e, eventualmente, levam a rachaduras.
O cracking a quente ocorre quando o lingote não se solidificou completamente ou se solidificou e há uma pequena quantidade de fase de baixo ponto de fusão entre os contornos do grão e os dendritos, devido ao encolhimento do líquido, sólido e solidificação do metal são impedidos, quando o encolhimento a tensão excede a resistência ou linha do metal atual É formada quando a contração é maior que o alongamento da liga. De acordo com as diferentes localizações, as fissuras térmicas podem ser divididas em fissuras superficiais, fendas centrais, fendas radiais e fissuras transversais laterais. As trincas térmicas estendem-se principalmente ao longo do contorno do grão, com torções e ramos irregulares, geralmente com ramos, e pode haver uma película de óxido na trinca ou uma leve cor de oxidação na superfície.
Os fatores que afetam o craqueamento térmico incluem a natureza da liga (a liga' coeficiente de retração de solidificação e revestimento de alta resistência à temperatura, etc.), processo de vazamento e estrutura do lingote. Certos elementos e impurezas insolúveis de baixo ponto de fusão na liga podem aumentar significativamente a tendência de craqueamento a quente. A taxa de resfriamento de lingotes semicontínuos é mais alta, portanto, tem uma tendência muito maior ao craqueamento a quente do que lingotes de molde de ferro. Aumentar a velocidade de fundição durante a fundição também aumentará a tendência de fissuração a quente. Do ponto de vista da estrutura do lingote, quanto maior o tamanho da seção transversal, mais fácil é. Ocorreu cracking térmico.
O craqueamento a frio ocorre quando o lingote é resfriado a um estado elástico com temperatura mais baixa. Se houver uma grande diferença de temperatura entre o interior e o exterior do lingote, a tensão de retração pode estar concentrada em algumas áreas fracas. Uma vez que a tensão excede o limite de resistência e plasticidade do metal, o lingote apresenta rachaduras a frio. As características das trincas a frio são principalmente trincas transcristalinas e a maioria delas se estende em linha reta. As fissuras são regulares, direitas e direitas. As rachaduras a frio geralmente se desenvolvem a partir de rachaduras quentes.
A causa direta das fissuras de fundição é a existência de tensões de fundição. As causas são: temperatura de fundição inadequada, velocidade rápida, taxa de resfriamento excessiva ou baixa, resfriamento desigual; processo impróprio de fundição contínua; a própria liga tem fragilidade e resistência a quente Fraca; seleção irracional de agente de cobertura ou lubrificante; projeto deficiente, deformação ou instalação inadequada de moldes, cadinhos, suportes, tubos de fundição, etc.
6, partição fria
O aparecimento de rugas ou defeitos em camadas na superfície do lingote, ou o aparecimento de descontinuidade de metal dentro do lingote, são chamados coletivamente de partição fria.
A superfície externa do lingote espaçado a frio é irregular, as camadas não são contínuas, a seção transversal é em camadas e freqüentemente há defeitos como filme de óxido e orifícios de gás associados no meio.
De acordo com o formato, a barreira contra o frio pode ser dividida em dois tipos: tipo ondulado e tipo laminado. Quando a temperatura de fundição é baixa, o condensado de filme produzido pela superfície do metal fundido não consegue se fundir com o metal derramado posteriormente, resultando em uma barreira ondulada ao frio. As partições frias empilhadas são mais comuns. Isso ocorre porque a pressão estática do metal fundido é maior do que a tensão superficial do metal e a resistência do filme de óxido. O metal fundido rompe o filme de óxido e entra na parede do molde, mas o forte resfriamento do solo torna a fluidez do metal muito rápida. Como resultado, ele não pode ser fundido com o condensado do filme de óxido para formar uma barreira laminada ao frio.
A partição fria é dividida em partição fria de superfície, partição fria subcutânea e partição central fria de acordo com as diferentes partes da aparência.
O motivo da barreira ao frio: baixa temperatura de fundição, alta pressão da água de resfriamento, velocidade de vazamento instável, grandes flutuações do nível de líquido, interrupção do fluxo intermediário e alimentação deficiente são fatores importantes para a formação da barreira ao frio; A barreira fria de superfície severa se estende até o lingote. Também causa partição subcutânea a frio: o design irracional da parede interna do molde e a seleção inadequada do material também podem levar ao aparecimento de partição fria.
A partição a frio é um dos defeitos comuns dos lingotes, que afeta a integridade da superfície metálica e interna, e afetará o processamento e o uso, além de causar rachaduras de processamento e outros defeitos de superfície em casos graves.
7 grãos desiguais
O fenômeno de grandes diferenças no tamanho do grão em diferentes partes do lingote é chamado de irregularidade do grão.
Os mais comuns são: a linha central da placa de cristal desvia do centro, os cristais colunares grossos em ambos os lados, a diferença de direção é grande, os cristais colunares são torcidos e a direção é desordenada; os lingotes redondos são severamente excêntricos, cristais colunares localmente grandes e os grãos de cristal locais são pequenos; cristais suspensos ou outros grãos anormalmente grossos.
Os principais motivos: a parede interna do molde é áspera, o molde está deformado e o revestimento lubrificante está distribuído de maneira desigual; a diferença de força de resfriamento é grande, o fluxo de água de resfriamento é irregular, o ângulo de tiro não é razoável e a direção é desordenada: tempo de fundição longo, temperatura de fundição Baixa, resfriamento lento, etc.
8. Outros defeitos de superfície
Os defeitos superficiais comuns dos lingotes incluem: cicatrizes, superfícies furadas, buracos, rebarbas, estrias longitudinais, manchas horizontais, etc.
(1) macarrão de cânhamo
Várias irregularidades na superfície do lingote são chamadas de corrosão. Freqüentemente, há saliências granulares e bolhas na superfície picada, acompanhadas de tinta, agente de cobertura, óxido e outras sujeiras. As principais razões são a baixa temperatura de fundição e baixa velocidade; a parede interna do molde não é lisa ou o agente de cobertura não é bom; o funil está bloqueado e assim por diante.
(2) Rebarba
O fenômeno de protuberâncias de metal afiadas na superfície, cantos e cantos do lingote é chamado de rebarba. O principal motivo é que a parede interna do molde não é lisa; a qualidade do mandril de fundição contínua de laje de fundição oca não é boa.
(3) Estrias longitudinais
As saliências ou depressões longitudinais contínuas ou intermitentes da tira na superfície do lingote são chamadas de estrias longitudinais.
A principal razão é que a parede interna do molde é perfurada com metal ou outros óxidos ou ranhuras que produzem abrasão; a lacuna de montagem do forro é grande.
(4) O lingote de lingotamento contínuo com processo de esticamento no slub apresenta grandes irregularidades periódicas na superfície, o que é denominado slub.
O principal motivo é puxar e parar o processo incorreto ou deformação do cristalizador e do molde.
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