Einführung in häufige Mängel von Metallwerkstoffen
Die Hauptfehler von Gussprodukten umfassen Entmischung, Poren, Schrumpfung und Porosität, Einschlüsse, Risse, Kältebarrieren und andere Fehler.
1, Trennung
Entmischung - das Phänomen der ungleichmäßigen chemischen Zusammensetzung im Guss. Durch die Entmischung wird die Leistung von Gussteilen ungleichmäßig und in schweren Fällen können Abfallprodukte entstehen.
Die Segregation kann in zwei Kategorien unterteilt werden: Mikrosegregation und Makrosegregation.
Intragranulare Entmischung (auch als Verzweigungstrennung bekannt) bezieht sich auf die ungleichmäßige chemische Zusammensetzung jedes Teils des Kristallkorns, was eine Art Mikrotrennung darstellt. Im Kristallisationsprozess der Legierung, die eine feste Lösung bildet, können nur dann Kristallkörner mit einheitlicher chemischer Zusammensetzung erhalten werden, wenn die Atome unter sehr langsamen Abkühlbedingungen vollständig diffundiert sind. Unter tatsächlichen Gießbedingungen ist die Erstarrungsrate der Legierung relativ schnell und die Atome können nicht ausreichend diffundiert werden. Auf diese Weise muss die chemische Zusammensetzung der dendritisch gewachsenen Körner ungleichmäßig sein. Um eine intragranulare Entmischung zu vermeiden, kann der Guss auf hohe Temperatur erwärmt und lange aufbewahrt werden, damit die Atome vollständig diffundieren können. Diese Wärmebehandlungsmethode wird als Diffusionsglühen bezeichnet.
Die Dichtesegregation (früher als Segregation mit spezifischem Gewicht bezeichnet) bezieht sich auf die ungleichmäßige chemische Zusammensetzung des oberen und unteren Teils des Gussstücks, die eine Art Makrosegregation darstellt. Wenn die Dichte der Legierungsbestandteile sehr unterschiedlich ist, konzentrieren sich nach dem vollständigen Erstarren des Gussstücks die meisten Elemente niedriger Dichte im oberen Teil und die Elemente hoher Dichte im unteren Teil stärker. Um eine Entmischung der Dichte zu verhindern, rühren oder beschleunigen Sie das Abkühlen der Metallschmelze während des Gießens vollständig, damit Elemente unterschiedlicher Dichte nicht rechtzeitig getrennt werden können. Es gibt viele Arten der Makrosegregation. Zusätzlich zur Dichtesegregation gibt es eine positive Segregation, eine inverse Segregation, eine V-förmige Segregation und eine Bandentrennung.
2, Stomata
Bei der Metallverfestigung nimmt die Löslichkeit von Gas stark ab, und es ist schwierig, mit einem hohen Erstarrungsgrad aus dem festen Metall zu entweichen und in der Schmelze zu bleiben, um Poren zu bilden. Anders als die Form von Schrumpfhohlräumen sind die Stomata im Allgemeinen rund, oval oder lang, einzeln oder in Reihe verteilt und haben glatte Innenwände. Übliche Gase im Loch sind H2, CO, H2o, CO2 usw. Je nach Position, an der die Poren im Block erscheinen, werden sie in innere Poren, subkutane Poren und Oberflächenporen unterteilt. Das Vorhandensein von Poren verringert das effektive Volumen und die Dichte des Barrens. Obwohl es nach der Verarbeitung komprimiert und verformt werden kann, ist es schwierig zu schweißen, was zu Fehlern wie Hautbildung, Blasenbildung, kleinen Löchern und Rissen im Produkt führt.
3. Schrumpfen und Schrumpfen
Das Volumen des Metalls schrumpft während des Verfestigungsprozesses, die Schmelze kann nicht rechtzeitig nachgefüllt werden, und an der endgültigen Verfestigungsstelle treten Schrumpflöcher auf, die als Schrumpfhohlraum oder Schrumpfporosität bezeichnet werden. Große und konzentrierte Schrumpfhohlräume werden als konzentrierte Schrumpfhohlräume bezeichnet, kleine und verstreute Schrumpfhohlräume werden als Schrumpfporosität bezeichnet, und die Schrumpfporosität, die in den Korngrenzen und zwischen den Dendriten auftritt, wird als mikroskopische Schrumpfporosität bezeichnet.
Die Oberfläche des Schrumpfhohlraums ist meist uneben, ungefähr gezackt, und der Schrumpfhohlraum zwischen der Korngrenze und den Dendriten ist häufig eckig. Einige Schrumpflöcher werden oft mit dem ausgefällten Gas gefüllt, und die Lochwände sind relativ glatt. Zu diesem Zeitpunkt sind die Schrumpflöcher auch Poren. Oft begleitet von Substanzen mit niedrigem Schmelzpunkt. Im mittleren Bereich des Abschnitts erscheinen Schrumpflöcher. Die Schrumpflöcher am Kopf des Sitzes sind meist verjüngt, mit unebenen Innenflächen oder grobkristallinen Strukturen. Die in der Mitte befindlichen intermittierenden Schrumpfhohlräume sind meist unregelmäßig geformte Poren. Das Innere ist manchmal mit Gas gefüllt, das während der Metallverfestigung ausgefällt wird, und die Oberfläche ist relativ glatt. Bei der anschließenden Verarbeitung ist es oft schwierig zu schweißen und Delaminationen und Blasen zu bilden. Die Nähe des Schrumpfhohlraums kann auch leicht zu Spannungskonzentrationen und Rissen während der Verarbeitung führen.
Die Schrumpfporosität ist häufig in der Nähe der Mitte des Abschnitts oder des gesamten Abschnitts verteilt und tritt manchmal in der Nähe des Schrumpfhohlraums auf, wobei kleine verstreute Poren in Korngrenzen oder Dendritenspalten verteilt sind. Einige kleine Schrumpfungen sind mit bloßem Auge schwer zu erkennen und können nur mit Hilfe eines Submikroskops oder eines Wasserdrucktests festgestellt werden. Die Porosität führt zu einer nicht kompakten Metallstruktur, die die mechanischen Eigenschaften und die Korrosionsbeständigkeit der Legierung stark verringert.
Die Größe des Schrumpfhohlraums und der Schrumpfporositätsfläche hängt mit dem Erstarrungsschrumpfungskoeffizienten der Legierung, der Fließfähigkeit der Metallflüssigkeit, der Breite des Kristallisationstemperaturbereichs, der Querschnittsgröße des Barrens, der Gießtemperatur und der Verfestigung zusammen Bedingungen. Je größer der Erstarrungsschrumpfungskoeffizient der Legierung ist, desto größer ist der Schrumpfhohlraum, desto größer ist der Schrumpfungshohlraum. Je enger der Kristallisationstemperaturbereich der Legierung&ist und je besser ihre Fließfähigkeit ist, desto konzentrierter ist der Schrumpfhohlraum. Umgekehrt ist es umso einfacher, eine Schrumpfporosität zu bilden, je breiter die Kristallisationstemperatur der Legierung&ist und je breiter die Kristallisationsübergangszone während der Verfestigung ist.
Die Hauptgründe für den Schrumpfhohlraum und die Schrumpfporosität sind: unvernünftiger Schmelzprozess, niedrige Gießtemperatur, schlechte Zuführung und Abschaltung; Hohe Abkühlfestigkeit und schnelle Gießgeschwindigkeit: Unangemessenes Formdesign, zu niedrige und feuchte Wärmeschutzkappe: Der Legierungskristall hat einen weiten Temperaturbereich der Haut und eine schlechte Fließfähigkeit.
4. Einbeziehung
Metallische oder nichtmetallische Objekte, die eine offensichtliche Grenzfläche zum Substrat aufweisen und sich in ihrer Leistung stark unterscheiden, werden als Einschlüsse bezeichnet.
Je nach Art der Einschlüsse kann es in zwei Typen unterteilt werden: metallische Einschlüsse und nichtmetallische Einschlüsse. Metalleinschlüsse beziehen sich auf die Primärkristalle verschiedener Metallverbindungen, die im Grundmetall unlöslich sind, und auf die ungeschmolzenen reinen Metallpartikel mit hohem Schmelzpunkt und fremde ungleiche Metalle; Nichtmetallische Einschlüsse umfassen Oxide, Sulfide, Carbide, Flussmittel, Schlacken, Beschichtungen und Ofenauskleidungen. Schmutz und Silikat usw.
Entsprechend den verschiedenen Einschlussquellen können endogene Einschlüsse und exogene Einschlüsse unterteilt werden. Endogene Einschlüsse können in einem freien Zustand oder in einem Zustand der Kombination mit dem Grundmetall unter Bildung einer Verbindung vorliegen, oder sie können eine Kombination verschiedener Verunreinigungen sein.
Die Primärkristalle oder reinen Metalle von Metallverbindungen mit hohem Schmelzpunkt, die in den endogenen Einschlüssen ausgefällt werden, sind meist regelmäßige Partikel, Blöcke, Flocken oder Nadeln, und ihre Verteilung ist äußerst ungleichmäßig. Die Metallverbindungen mit niedrigem Schmelzpunkt werden häufig entlang der Korngrenzen oder zwischen der Dendritenachse in Form von Kügelchen, Kugeln, Netzwerken oder Filmen ausgefällt. Während der Druckbearbeitung können Einschlüsse mit guter Plastizität entlang der Verarbeitungsrichtung verlängert und verformt werden, und Einschlüsse mit schlechter Plastizität bleiben in Form eines Gusses oder brechen in kleinere Partikel auf, die in intermittierenden Ketten entlang der Verarbeitungsrichtung verteilt sind.
Während des Produktionsprozesses werden Fremdkörper von der Ofenauskleidung und den Werkzeugen abgezogen. Sie sind normalerweise dick und haben unsichere Formen. Da es eine völlig andere chemische Zusammensetzung und Organisation als die Matrix aufweist, kann es je nach Farbe oder Korrosionsbedingungen während des Bruchs oder Schneidens gefunden werden.
5.Crack
Die beim Metallverfestigungsprozess entstehenden Risse werden als heiße Risse bezeichnet. Die nach dem Erstarren entstehenden Risse werden als kalte Risse bezeichnet. Risse zerstören die Unversehrtheit des Metalls. Mit Ausnahme einiger weniger, die durch rechtzeitige Verarbeitung entfernt werden können, dehnen sie sich normalerweise während der nachfolgenden Verarbeitung und Verwendung entlang des Spannungskonzentrationsbereichs aus und führen schließlich zu Rissen.
Heißrissbildung tritt auf, wenn der Barren nicht vollständig erstarrt ist oder sich verfestigt hat und zwischen den Korngrenzen und Dendriten eine geringe Menge an niedrigschmelzender Phase vorhanden ist, da die Flüssigkeit, das Festschrumpfen und das Erstarrungsschrumpfen des Metalls behindert werden, wenn das Schrumpfen behindert wird Die Spannung überschreitet die aktuelle Metallfestigkeit oder -linie. Sie entsteht, wenn die Schrumpfung größer ist als die Dehnung der Legierung. Je nach Lage können thermische Risse in Oberflächenrisse, zentrale Risse, radiale Risse und seitliche Querrisse unterteilt werden. Thermische Risse erstrecken sich meist entlang der Korngrenze mit unregelmäßigen Verdrehungen und Verzweigungen, häufig mit Verzweigungen, und es kann ein Oxidfilm im Riss oder eine leichte Oxidationsfarbe auf der Oberfläche vorhanden sein.
Zu den Faktoren, die das thermische Cracken beeinflussen, gehören die Art der Legierung (der Erstarrungsschrumpfungskoeffizient der Legierung&# 39 und die Haut bei hoher Temperaturfestigkeit usw.), der Gießprozess und die Blockstruktur. Bestimmte Elemente und unlösliche Verunreinigungen mit niedrigem Schmelzpunkt in der Legierung können die Tendenz zum Heißriss stark erhöhen. Die Abkühlrate von halbkontinuierlichen Barren ist höher, so dass sie viel stärker zu Heißrissen neigen als Eisenformblöcke. Das Erhöhen der Gießgeschwindigkeit während des Gießens erhöht auch die Neigung zum Heißriss. Aus Sicht der Blockstruktur ist es umso einfacher, je größer der Querschnitt ist. Es traten thermische Risse auf.
Kaltrissbildung tritt auf, wenn der Block auf einen elastischen Zustand mit einer niedrigeren Temperatur abgekühlt wird. Wenn zwischen der Innenseite und der Außenseite des Barrens ein großer Temperaturunterschied besteht, kann sich die Schrumpfspannung auf einige schwache Bereiche konzentrieren. Sobald die Spannung die Festigkeits- und Plastizitätsgrenze des Metalls überschreitet, erscheint der Block kalt rissig. Die Eigenschaften von kalten Rissen sind meist transkristalline Risse, und die meisten erstrecken sich in einer geraden Linie. Die Risse sind regelmäßig, gerade und gerade. Kalte Risse entstehen oft aus heißen Rissen.
Die direkte Ursache für Gussrisse ist das Vorhandensein von Gussspannung. Die Ursachen sind: ungeeignete Gießtemperatur, hohe Geschwindigkeit, übermäßige oder niedrige Abkühlrate, ungleichmäßige Abkühlung; unsachgemäßer Stranggussprozess; Legierung selbst hat heiße Sprödigkeit und Festigkeit Schlecht; unangemessene Auswahl des Abdeckmittels oder Schmiermittels; schlechte Konstruktion, Verformung oder unsachgemäße Installation von Formen, Tiegeln, Halterungen, Gussrohren usw.
6, kalte Trennwand
Das Auftreten von Falten oder Schichtdefekten auf der Oberfläche des Barrens oder das Auftreten von Metalldiskontinuität innerhalb des Barrens wird zusammenfassend als kalte Trennwand bezeichnet.
Die äußere Oberfläche des kalt beabstandeten Barrens ist uneben, die Schichten sind nicht durchgehend, der Querschnitt ist geschichtet und es gibt häufig Defekte wie Oxidfilm und zugehörige Gaslöcher in der Mitte.
Je nach Form kann die Kältebarriere in zwei Typen unterteilt werden: Crimp-Typ und Laminat-Typ. Wenn die Gießtemperatur niedrig ist, verschmilzt das von der geschmolzenen Metalloberfläche erzeugte Filmkondensat nicht mit dem später gegossenen Metall, was zu einer gewellten Kältebarriere führt. Gestapelte kalte Partitionen sind häufiger. Dies liegt daran, dass der statische Druck der Metallschmelze größer ist als die Oberflächenspannung des Metalls und die Festigkeit des Oxidfilms. Das geschmolzene Metall bricht durch den Oxidfilm und tritt in die Formwand ein, aber die starke Bodenkühlung macht die Metallfluidität sehr schnell. Infolgedessen kann es nicht mit dem Oxidfilmkondensat verschmolzen werden, um eine laminierte Kältebarriere zu bilden.
Die kalte Trennwand ist nach verschiedenen Gesichtsteilen in oberflächliche kalte Trennwände, subkutane kalte Trennwände und zentrale kalte Trennwände unterteilt.
Der Grund für die Kältebarriere: niedrige Gusstemperatur, hoher Kühlwasserdruck, instabile Gießgeschwindigkeit, große Flüssigkeitsstandsschwankungen, Unterbrechung des Zwischenflusses und schlechte Zufuhr sind wichtige Faktoren für die Bildung der Kältebarriere; Eine starke Oberflächenkältesperre erstreckt sich in den Barren. Sie verursacht auch eine subkutane Kaltverteilung: Eine unangemessene Gestaltung der Innenwand der Form und eine falsche Materialauswahl können ebenfalls zum Auftreten einer Kaltverteilung führen.
Die kalte Trennwand ist einer der häufigsten Defekte von Barren, der die Unversehrtheit der Metalloberfläche und des Inneren beeinträchtigt, die Verarbeitung und Verwendung beeinträchtigt und in schweren Fällen Verarbeitungsrisse und andere Oberflächenfehler verursacht.
7 Ungleichmäßige Körner
Das Phänomen großer Unterschiede in der Korngröße an verschiedenen Teilen des Barrens wird als Kornunebenheit bezeichnet.
Die häufigsten sind: Die Mittellinie des Plattenkristalls weicht von der Mitte ab, die dicken säulenförmigen Kristalle auf beiden Seiten, der Richtungsunterschied ist groß, die säulenförmigen Kristalle sind verdreht und die Richtung ist ungeordnet; Die runden Barren sind stark exzentrische, lokal große säulenförmige Kristalle, und die lokalen Kristallkörner sind klein. suspendierte Kristalle oder andere ungewöhnlich grobe Körner.
Die Hauptgründe: Die Innenwand der Form ist rau, die Form ist verformt und die Schmiermittelbeschichtung ist ungleichmäßig verteilt; Der Unterschied in der Kühlstärke ist groß, der Kühlwasserfluss ist ungleichmäßig, der Schusswinkel ist unvernünftig und die Richtung ist ungeordnet: lange Gießzeit, Gusstemperatur Niedrig, langsame Abkühlung usw.
8. Andere Oberflächenfehler
Häufige Oberflächenfehler von Barren sind: Narben, Lochfraßoberflächen, Gruben, Grate, Längsstreifen, horizontale Schlacken usw.
(1) Hanfnudeln
Verschiedene Unregelmäßigkeiten auf der Oberfläche des Barrens werden Lochfraß genannt. Auf der entkernten Oberfläche befinden sich häufig körnige Vorsprünge und Blasen, die von Farbe, Abdeckmittel, Oxid und anderem Schmutz begleitet werden. Die Hauptgründe sind niedrige Gießtemperatur und langsame Geschwindigkeit; Die Innenwand der Form ist nicht glatt oder das Abdeckmittel ist nicht gut. Der Trichter ist blockiert und so weiter.
(2) Grat
Das Phänomen scharfer Metallvorsprünge an der Oberfläche, den Ecken und Ecken des Barrens wird als Grat bezeichnet. Der Hauptgrund ist, dass die Innenwand der Form nicht glatt ist; Die Qualität des Hohlgussplatten-Stranggussdorns ist nicht gut.
(3) Längsstreifen
Die kontinuierlichen oder intermittierenden Längsstreifenvorsprünge oder Vertiefungen auf der Oberfläche des Barrens werden als Längsstreifen bezeichnet.
Der Hauptgrund ist, dass die Innenwand der Form mit Metall oder anderen Oxiden oder Rillen gebohrt ist, die Abrieb erzeugen; Der Montagespalt der Auskleidung ist groß.
(4) Der Stranggussknüppel mit einem Stretch-Stop-Verfahren auf dem Slub weist große periodische Unregelmäßigkeiten auf der Oberfläche auf, die als Slub bezeichnet werden.
Der Hauptgrund ist ein unsachgemäßer Zug- und Stoppvorgang oder eine Verformung des Kristallisators und der Form.
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