裂纹原因分析

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木屑颗粒产生3种裂纹的原因分析

木屑颗粒产生3种裂纹的原因分析

木屑颗粒产生3种裂纹的原因分析在颗粒机生产过程中,颗粒成品有时会出现不同程度的外观异常,比如出现裂纹或弯曲。

以下是常见的3种颗粒出现裂纹的现象,对于经验不足或新的颗粒生产企业来说,有时会找不到问题的症结在哪里,以下木屑颗粒产生3种裂纹的原因分析,建议细看。

木屑颗粒产生3种裂纹的原因分析1、颗粒弯曲且有裂纹分析:这种现象多是在颗粒离开环模时产生的。

原因:①当切刀刀口位置离环模与压辊啮合区表面较远,或切刀平面与啮合区切线角度不合理或刀口较钝时,颗粒从模孔挤出时是被切刀碰断的或撕裂而非被切断的。

②减压孔过大。

这两种情况会造成有部分颗粒弯曲且一面呈现许多裂纹。

改进:①增大环模的压缩比,从而增加颗粒料的密度、硬度和强度;②提高粉碎细度;③调节切刀与环模表面的距离和角度。

2、颗粒裂纹横向分析:与颗粒弯曲显现类似,裂纹发生于颗粒的横切面,只是没有弯曲。

原因:①含有较多纤维的蓬松原料制粒时,由于其中含有比孔径长的纤维,当颗粒被挤出后,因纤维的膨胀作用使颗粒在横切面上产生贯穿的裂纹。

②水分高过高。

改进:①增大环模的压缩比,增大环模压辊对物料的压缩力;从而增加颗粒料的密度、硬度和强度。

②提高粉碎细度,使其中最长的纤维长度不超过粒径的三分之一。

③降低产量以减小原料通过模孔的速度,增加密实度。

3、颗粒有垂直裂纹分析:颗粒有垂直裂隙。

原因:①有些原料具有弹性,即压缩后会膨胀,在经过环模压缩制粒后,会因水份的作用及原料本身所具有的弹性而弹开,产生了垂直裂纹。

②水分过多,冷却时出现裂隙。

③在模孔中停留时间太短。

改进:①增加原料密度;②控制好原料水分;③调整压模具压缩比,增加模孔的有效长度。

颗粒裂纹3个原因排除法颗粒出现了裂纹,若不会分辨,建议先从以下方面分析排除:1、原料粒度原料粒度过大,会造成原料里面的粘合剂木质素不能完全释放,起不到粘合的作用,不利于纤维素之间的嵌合,因此生产的颗粒燃料有裂纹,易碎。

2、模具压缩比模具压缩比过小,会造成成型塑变时间短,因此生产的颗粒有裂纹,易碎。

P91厚壁管焊制三通裂纹分析与控制

P91厚壁管焊制三通裂纹分析与控制

P91厚壁管焊制三通裂纹分析与控制P91钢是一种高强度、高温强度和耐热性能好的铬钼合金钢材料,常用于制造石油化工设备中的高温管道和压力容器。

厚壁管焊制三通是石油化工设备中常见的一种连接形式,然而在实际生产中,P91厚壁管焊制三通存在裂纹问题,严重影响设备的安全运行。

因此,对P91厚壁管焊制三通的裂纹进行分析与控制至关重要。

一、裂纹形成原因1.母材质量不良:P91钢在热处理过程中容易产生弥散碳化物析出,形成晶间脆性,导致焊接过程中易产生裂纹。

2.焊接工艺不当:焊接时温度、速度控制不当,导致焊接残余应力大,易引起裂纹。

3.焊接缺陷:焊接材料、焊接接头、焊接工艺不合格,易产生焊缝裂纹。

4.热处理不当:热处理过程中温度、时间不合适,导致残余应力大,容易产生裂纹。

二、裂纹分析裂纹产生后,需要及时进行裂纹分析,明确裂纹的类型、位置和原因,从而有针对性地采取控制措施。

1.裂纹类型:裂纹主要分为热裂纹、冷裂纹和应力裂纹。

热裂纹多发生在焊接过程中,是由于焊接残余应力大导致母材强度降低而引起的;冷裂纹多发生在焊接后冷却过程中,是由于残余应力和氢致裂引起的;应力裂纹则是由于局部应力集中导致的。

2.裂纹位置:裂纹通常发生在焊接接头、焊缝和母材连接处,因此在焊接前需要对焊接部位进行仔细检查,确保无缺陷。

3.裂纹原因:通过对裂纹形态和分布进行分析,可以确定裂纹的产生原因,例如是否是由于焊接温度过高、速度过快或焊接材料不合格等引起的。

三、裂纹控制1.选择优质母材:母材质量直接影响焊接质量,采购P91钢时要选择质量好、无瑕疵的母材。

2.优化焊接工艺:控制焊接时的温度、速度和焊接参数,减小焊接残余应力,避免产生裂纹。

3.严格焊接工艺控制:对焊接材料、焊接接头和焊接工艺进行严格控制,确保焊接质量达标。

4.合理热处理:进行合理的热处理,减小焊接残余应力,避免裂纹的产生。

5.检测监控:在焊接完成后进行裂纹检测,及时发现并处理裂纹,确保设备安全运行。

裂纹原因分析报告

裂纹原因分析报告

裂纹原因分析报告1. 背景介绍裂纹是物体表面或内部出现的细微断裂,可能会导致物体的破坏或失效。

在工程领域中,对于裂纹的原因分析十分重要,以便采取适当的措施来预防和修复裂纹。

本文将通过一系列步骤,对裂纹的原因进行分析,并提供解决方案。

2. 数据收集在进行裂纹原因分析之前,需要收集相关的数据和信息。

这些数据可以包括物体的历史记录、使用环境、操作条件、材料特性等。

通过收集充分的数据,可以更好地理解裂纹形成的背景和条件。

3. 观察和检测观察和检测是裂纹原因分析的关键步骤之一。

需要对物体进行仔细的观察,并使用适当的检测工具来检测裂纹的形态和位置。

这可能包括使用显微镜、探伤仪器或其他非破坏性检测方法。

4. 裂纹形态分析在观察和检测的基础上,对裂纹的形态进行分析。

裂纹的形态可以提供有关裂纹的起源和扩展方式的重要线索。

需要注意裂纹的长度、深度、形状以及是否存在支裂纹等特征。

5. 材料分析裂纹的形成和扩展通常与材料的性质和特性有关。

在这一步骤中,需要对裂纹周围的材料进行分析。

可以对材料的组成、硬度、强度等进行测试,以确定是否存在材料缺陷或异常。

6. 应力分析裂纹的形成和扩展与物体所受的应力有关。

在这一步骤中,需要对物体受力情况进行分析。

可以使用有限元分析等方法,计算和模拟物体在不同应力条件下的行为,以确定裂纹可能的起因。

7. 环境分析物体所处的环境条件也可能对裂纹的形成起到一定的影响。

在环境分析中,需要考虑温度、湿度、腐蚀性物质等因素。

通过分析物体所处的环境条件,可以确定裂纹形成的环境因素。

8. 结果总结通过以上步骤的分析,可以得出裂纹形成的可能原因。

根据分析结果,可以制定相应的解决方案。

可能的解决方案包括材料更换、改变使用条件、增加支撑结构等。

9. 结论裂纹原因分析是预防和修复裂纹的重要步骤。

通过收集数据、观察和检测、裂纹形态分析、材料分析、应力分析和环境分析等步骤,可以找到裂纹形成的原因,并采取相应的措施来解决问题。

A234材质弯头裂纹产生的原因分析

A234材质弯头裂纹产生的原因分析

A234材质弯头裂纹产生的原因分析
1.加工过程中的缺陷:在A234材质弯头的制造过程中,如果存在材
料中的夹杂、气孔、夹杂物、结构不均匀等缺陷,会导致材料的脆性增加,容易出现裂纹。

2.焊接工艺不当:在焊接A234材质弯头时,如果焊接参数设置不当、焊接速度过快、焊接温度过高或者焊接中出现渣滓、气孔等问题,都会导
致焊接接头质量不良,从而引起裂纹。

3.金属疲劳:A234材质弯头在长期使用过程中,受到交变载荷的作用,会导致金属疲劳的产生,从而引起裂纹的生成。

4.化学腐蚀:A234材质弯头在一些腐蚀性强的介质中使用,会导致
材料表面的腐蚀和脱层,进而引起裂纹的形成。

5.热应力:A234材质弯头在高温高压的工作环境下使用,会受到热
应力的影响,长时间的热膨胀和冷缩会造成材质的变形和内部应力的积累,从而引起裂纹。

针对以上的裂纹产生原因,可以采取一些预防措施来避免或减少裂纹
的出现:
1.严格控制材料的质量,排除材料中的缺陷,提高材料的韧性和抗拉
强度。

2.提高焊接工艺水平,确保焊接接头的质量良好,避免出现焊接缺陷。

3.控制A234材质弯头的应力和应变,避免因受到大的载荷作用而导
致疲劳断裂。

4.选择适合的防腐蚀措施,保护A234材质弯头免受化学腐蚀的影响。

5.优化A234材质弯头的设计,减少热应力的影响,避免因热应力引起的裂纹。

总的来说,裂纹的产生不仅会影响A234材质弯头的使用寿命和安全性,还会造成不必要的经济损失。

因此,对A234材质弯头的使用和维护过程中要加强监管和管理,及早发现并处理裂纹问题,确保设备的正常运行和安全使用。

唐钢中厚板表面裂纹的简要分析

唐钢中厚板表面裂纹的简要分析

唐钢中厚板表面裂纹的简要分析唐钢中厚板表面裂纹的出现对于该材料的性能和使用寿命都会产生很大的影响,因此需要对其产生的原因进行分析和解决。

本文将从材料和生产工艺两方面简要分析唐钢中厚板表面裂纹的原因。

一、材料原因1. 化学成分不均匀。

唐钢中厚板的化学成分不均匀是表面裂纹的主要原因之一。

化学成分不均匀会导致材料的硬度、强度和韧性不均匀,这些区域的应力集中,从而容易产生裂纹。

2. 缺陷。

唐钢中厚板上的孔洞、夹杂物和夹层等缺陷也是表面裂纹出现的原因之一。

3. 冶炼工艺。

唐钢中厚板的冶炼工艺也会影响到材料的性质,如溶解度、结晶速度等,这些都会导致表面裂纹的产生。

二、生产工艺原因1. 轧制工艺。

唐钢中厚板的轧制工艺也会影响到表面裂纹的产生。

如果轧制过程中间歇过长,会导致材料内部温度反复变化,造成冷热交替,从而导致表面裂纹的产生。

2. 光洁度。

唐钢中厚板的表面光洁度不达标也是表面裂纹产生的原因之一。

如果表面有锈斑、污点或磨损,或者表面加工不好,都会导致表面裂纹的产生。

3. 检测方法。

唐钢中厚板的检测方法不当也会导致表面裂纹的产生。

如果检测方法不够严谨,或者检测仪器不够精确,都会导致裂纹被忽略,从而给使用带来安全隐患。

总之,唐钢中厚板表面裂纹的产生原因是复杂的,需要从材料和生产工艺两方面进行分析和解决。

解决表面裂纹的方法包括提高材料的化学成分均匀度,改进冶炼工艺,优化轧制工艺,加强表面光洁度控制和检测方法严谨等。

只有这样,才能确保唐钢中厚板的质量和使用寿命,避免表面裂纹对于使用的影响。

屏裂分析报告

屏裂分析报告

屏裂分析报告1. 引言屏幕裂纹是指手机、电视或电脑显示屏上出现的破碎、裂纹状的现象。

这种问题严重影响用户的正常使用体验,因此,对于屏幕裂纹现象的分析与处理具有重要意义。

本报告旨在分析屏裂产生的原因,并探讨可能的解决方案。

2. 屏裂原因分析2.1 物理因素屏幕裂纹通常是由物理因素导致的,常见的原因有:•外力冲击:当手机、电视或电脑受到大的外力冲击时,屏幕容易出现裂纹。

例如,当手机从高处坠落到硬地面时,屏幕会承受巨大的压力,导致裂纹的出现。

•压力集中:如果在屏幕上施加过大的压力,例如用利器刺破屏幕表面,会导致屏幕裂纹的产生。

2.2 材料缺陷屏幕在生产过程中可能存在材料缺陷,这些缺陷可能导致屏幕易碎性增加,从而容易出现裂纹。

2.3 生产工艺问题生产过程中的工艺问题也可能导致屏幕裂纹的产生,如温度控制不当、工艺流程不完善等。

3. 解决方案探讨针对屏裂问题,我们可以从以下几个方面进行改进:3.1 加强屏幕保护机制在使用手机、电视或电脑时,用户可以采取一些保护措施,以防止屏幕裂纹的发生。

例如,使用手机时可以配备保护壳和钢化玻璃贴膜,这样可以有效减轻外力对屏幕的冲击,降低屏幕裂纹的风险。

3.2 提高材料质量生产厂商可以加强对屏幕材料的质量控制,确保材料的均匀性和耐磨性。

同时,生产过程中应采取有效的检测措施,及时发现并排除可能引发裂纹的材料缺陷。

3.3 完善生产工艺生产厂商应注重工艺的改进,优化生产流程,提高工艺控制的精度和可靠性。

例如,合理控制温度和湿度,确保屏幕在加工过程中不发生热胀冷缩引起的裂纹。

3.4 加强售后服务针对屏幕裂纹问题,厂商应加强售后服务,提供更好的保修政策和服务体验。

如果屏幕裂纹是由于材料或工艺问题导致的,厂商应主动承担责任,并提供维修或更换屏幕的服务。

4. 结论屏幕裂纹是由物理因素、材料缺陷和生产工艺问题等多种因素引起的。

为了解决这一问题,我们需要加强屏幕保护、提高材料质量、完善生产工艺,并改进售后服务等方面进行改进。

焊接裂纹的分析与处理

焊接裂纹的分析与处理

焊接裂纹的分析与处理焊接裂纹是焊接过程中常见的缺陷之一,它会降低焊接接头的强度和韧性,影响焊接工件的使用性能。

因此,对于焊接裂纹的分析和处理具有重要意义。

本文将从焊接裂纹的成因、检测方法、分析原因以及处理方法等方面进行综合讨论。

首先,焊接裂纹的成因可以归纳为以下几个方面:1.焊接材料的选择不当:焊接底材和填料材料的化学成分或力学性能不匹配,导致焊接接头受到内应力的影响而产生裂纹。

2.焊接过程中的温度变化:焊接过程中,由于热影响区的温度变化不均匀,会产生焊接接头内部的残余应力,从而造成裂纹。

3.焊接过程中的应力集中:焊接过程中,焊接接头处于高应力状态,如角焊接、搭接焊接等,容易造成应力集中,进而引发裂纹。

4.焊接过程中的焊接变形:焊接过程中,由于热变形和收缩的不均匀性,焊接接头可能会受到大的应力而产生裂纹。

其次,对焊接裂纹的检测方法有以下几种:1.可视检测法:用肉眼观察焊接接头表面是否有裂纹存在。

这种方法简单直观,但只能检测到较大的裂纹。

2.超声波检测法:通过超声波探测仪将超声波传递到焊接接头内部,根据超声波的传播和反射来判断是否存在裂纹。

这种方法可以检测到较小的裂纹,并且可以定量评估裂纹的大小和位置。

3.X射线检测法:通过X射线透射和X射线照相来检测焊接接头内部的裂纹。

这种方法可以检测到较小的裂纹,并且可以清晰地显示裂纹的形状和位置。

4.磁粉检测法:在焊接接头表面涂覆磁粉,通过观察磁粉的分布情况来判断是否存在裂纹。

这种方法适用于表面裂纹的检测。

然后,对焊接裂纹的分析原因可以采取以下步骤:1.裂纹形态分析:观察裂纹的形态,包括长度、宽度、走向等,可以初步判断裂纹的类型和可能的成因。

2.组织分析:通过金相显微镜观察焊接接头的组织结构,判断是否存在组织非均匀性或显微缺陷等。

3.应力分析:通过有限元分析或应力测试仪器测量焊接接头的应力分布,查找可能存在的应力集中区域。

4.化学成分分析:通过光谱分析或化学分析方法来检测焊接材料中的化学成分是否合格。

裂纹原因分析报告

裂纹原因分析报告

裂纹原因分析报告1. 引言本报告旨在对裂纹产生的原因进行分析和解释。

通过对裂纹的形成机制、材料特性、工艺参数等方面的研究,对裂纹的产生原因进行归纳总结,并提供相应的解决方案。

2. 裂纹的定义裂纹是指材料中的断裂缝隙,通常由于外部力、热膨胀或其他因素引起。

裂纹的存在对材料的性能和使用寿命都会产生重大影响,因此对裂纹的原因进行深入研究具有重要意义。

3. 裂纹的分类根据裂纹的形态和产生原因,裂纹可以分为以下几种类型:3.1 表面裂纹表面裂纹是指在材料表面形成的裂纹,通常由于外部力或疲劳等因素引起。

表面裂纹的主要特点是易被观察到,并且对材料的疲劳寿命影响较大。

3.2 内部裂纹内部裂纹是指在材料内部形成的裂纹,通常由于材料内部的缺陷或应力集中等因素引起。

内部裂纹的存在对材料的强度和韧性产生较大影响。

3.3 焊接裂纹焊接裂纹是指在焊接过程中产生的裂纹,通常由于焊接材料和基材的热膨胀系数不匹配或焊接过程中的应力集中等因素引起。

焊接裂纹的存在对焊接接头的强度和密封性产生重要影响。

4. 裂纹产生的原因裂纹产生的原因复杂多样,以下列举了几个常见的原因:4.1 材料特性材料的特性是裂纹产生的重要原因之一。

例如,材料的强度、韧性、热膨胀系数等特性会直接影响裂纹的形成和扩展。

如果材料强度较低或韧性较差,则裂纹很容易形成并扩展。

4.2 外部力外部力是裂纹产生的常见原因之一。

当材料受到外部力的作用时,会产生应力集中,从而导致裂纹的形成。

例如,弯曲、拉伸、压缩等外部力都可能引起裂纹的产生。

4.3 工艺参数工艺参数是影响裂纹产生的重要因素之一。

例如,焊接过程中的温度、焊接速度、焊接压力等参数都会对焊接接头的质量产生重要影响。

如果工艺参数设置不当,就会导致焊接裂纹的产生。

4.4 环境条件环境条件是裂纹产生的重要因素之一。

例如,温度变化、湿度变化等环境条件的改变都可能引起材料的热膨胀或收缩,从而导致裂纹的形成。

此外,化学腐蚀等环境因素也会加速裂纹的扩展。

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裂纹裂纹是锻压生产中常见的主要缺陷之一,通常是先形成微观裂纹,再扩展成宏观裂纹。

锻造工艺过程(包括加热和冷却)中裂纹的产生与受力情况、变形金属的组织结构、变形温度和变形速度等有关。

锻造工艺过程中除了工具给予工件的作用力之外,还有由于变形不均匀和变形速度不同引起的附加应力、由温度不均匀引起的热应力和由组织转变不同时进行而产生的组织应力。

ﻫ应力状态、变形温度和变形速度是裂纹产生和扩展的外部条件;金属的组织结构是裂纹产生和扩展的内部依据。

前者是通过对金属组织及对微观机制的影响而对裂纹的发生和扩展发生作用的。

全面分析裂纹的成因应当综合地进行力学和组织的分析。

ﻫ(一)形成裂纹的力学分析在外力作用下物体内各点处于一定应力状态,在不同的方位将作用不同的正应力及切应力。

裂纹的形式一般有两种:一是切断,断裂面是平行于最大切应力或最大切应变;另一种是正断,断裂面垂直于最大正应力或正应变方向。

ﻫ至于材料产生何种破坏形式,主要取决于应力状态,即正应力σ与剪应力τ之比值。

也与材料所能承受的极限变形程度εmax及γmax有关。

例如,①对于塑性材料的扭转,由于最大正应力与切应力之比σ/τ=1是剪断破坏;②对于低塑性材料,由于不能承受大的拉应变,扭转时产生45°方向开裂。

由于断面形状突然变化或试件上有尖锐缺口,将引起应力集中,应力的比值σ/τ有很大变化,例如带缺口试件拉伸σ/τ=4,这时多发生正断。

ﻫ下面分析不同外力引起开裂的情况。

1.由外力直接引起的裂纹ﻫ压力加工生产中,在下列一些情况,由外力作用可能引起裂纹:弯曲和校直、脆性材料镦粗、冲头扩孔、扭转、拉拔、拉伸、胀形和内翻边等,现结合几个工序说明如下。

弯曲件在校正工序中(见图3-34)由于一侧受拉应力常易引起开裂。

例如某厂锻高速钢拉刀时,工具的断面是边长相差较大的矩形,沿窄边压缩时易产生弯曲,当弯曲比较严重,随后校正时常常开裂。

ﻫ镦粗时轴向虽受压应力,但与轴线成45°方向有最大剪应力。

低塑性材料镦粗时常易产生近45°方向的斜裂(见图片8-355)。

塑性好的材料镦粗时则产生纵裂,这主要是附加应力引起的。

ﻫ工件的几何形状对应力分布有明显影响。

例如,拉伸试棒在缩颈形成前各处可以视为受均匀的单向拉应力,一旦形成缩颈后,缩颈表面就受三向拉应力;镦粗时也有类似的情况,只是应力的符号相反。

图3-34拔长时表面纵向裂纹形成过程示意图ﻫ图片8-355 MB2镁合金锻件表面裂纹我们曾经对图3-35所示的凹凸两种试样进行镦粗。

镦粗后在凸形的试样上出现45°剪裂(见图3-35b)。

其主要原因是由于沿表层分布的力除沿轴向对两者都有压应力外,对于凹形试件还有径向应力分量(压应力)产生,而对于凸试件则由于存在径向压应力而产生切向拉应力,前者对表层纵向开裂起阻止作用,后者对表层纵向开裂起促进作用。

生产上采用铆镦的方法锻高速钢,从力学上分析也是利用中凹的工件,使镦粗时不易出现纵裂。

ﻫ另外,矩形断面毛坯在平砧下拔长时产生的对角线裂纹也是切应力引起的。

2.由附加应力及残余应力引起的裂纹压力加工生产中,大多数裂纹都是由附加应力作用产生的,附加应力主要是由两种原因引起的。

①变形不均匀;②变形时金属流速不均匀。

结合几个典型工序介绍如下:ﻫ(1)由变形不均匀引起的附加应力一般材料镦粗时侧表面产生纵向裂纹,是由于表面受切向拉应力作用的结果,而这种切向拉应力是由于镦粗时变形不均匀引起的附加应力。

镦粗时中心区(Ⅱ)的变形大,而周边区(Ⅲ区)的变形较小,Ⅱ区金属向外流动时,便使Ⅲ区金属沿切向受附加拉应力(见第四章图4-1)。

ﻫ拔长时,当送进量l相对于坯料的高度较小时(l<0.5h=,这时变形区成双鼓形,中间部分锻不透,被上下部分金属强制延伸而受拉应力(见第四章图4-12),易弓l起锻件内部横向裂纹(见图4-8d)。

这在大型锻件锻造中是常见的。

ﻫ冲孔时,冲头下面的A区金属(见第四章图4-31)向外流动时,使B区金属沿切向受附加拉应力作用,常引起表面纵向裂纹(见图4-30)。

图3-35 凹形和凸形试样镦粗时的受力情况和开裂形式(2)由流速不均引起的附加应力ﻫ挤压棒材时,由于受模口摩擦阻力影响,表层金属流得慢,中部金属流动很快,外表层受拉,中部金属受压,在表层易引起横裂(见图3-36)。

附加应力在外力消除后,仍以残余应力的形式留在工件内部,这是产生延时开裂的主要原因。

如挤压后的黄铜棒,在潮湿的空气中,常由于应力腐蚀而产生开裂。

图3-36棒料挤压时的附加应力分布情况3.由温度应力及组织应力引起的裂纹ﻫ当加热或冷却时由于温度不均匀造成热胀或冷缩不均匀而引起的内应力,总的规律是在降温较快(或加热较慢)处受拉应力,在降温较慢或升温较快处受压应力。

ﻫ当组织转变不同时发生时,则易产生组织应力。

总的规律是每一瞬间进行增加比容的转变区受压应力,进行减少比容的转变区受拉应力。

奥氏体冷却时有马氏体转变的材料,冷却过程形成的温度应力及组织应力的分布情况如图3-37所示(图中应力都是指轴向应力)。

ﻫ冷却初期工件表层温度较心部明显降低,表层的收缩趋势受到心部的阻碍,在表层产生拉应力,在心部产生与其平衡的压应力,随着冷却过程的进行,这种趋势进一步发展。

但由于心部温度高,塑性较好,还可产生微量塑性变形,以缓和这种热应力。

到了冷却后期,表层温度已接近常温,基本上不再收缩,而心部温度尚高,仍继续收缩,导致了热应力的反向,即心部由压应力转为拉应力,而表层则由拉应力转为压应力。

这种应力状态保持下来构成材料的残余应力。

组织的变化是在一定的温度区间内完成的。

当工件表层冷却至马氏体转变温度时产生体积膨胀,但由于心部仍然处于奥氏体状态,对表层的体积膨胀起牵制作用,因此表层这时受压应力。

随着冷却过程的进行,这种趋势进一步发展。

但随着心部发生马氏体转变,由于该处的体积膨胀而引起应力的松弛。

当工件继续冷却,由于心部形成的马氏体含量愈来愈多,体积膨胀也越来越大,而表层体积已不再变化,这时心部的伸长趋势受到表层的阻止作用,结果导致组织应力的反向,心部转为压应力,表层则为拉应力。

这种应力状态一直保持下来构成残余应力。

ﻫ由以上所述可以看出,工件在冷却过程中所形成的热应力及组织应力在不断变化,其分布方向恰好相反,但从数量上并不能正好抵消;热应力早在高温冷却初期即产生,而淬火组织应力则在较低的温度(Ms以下)时才开始出现;冷至室温后的最终残余内应力,其大小与分布情况取决于热应力与组织应力在每一瞬时相互叠加作用的结果。

对于无同素异构转变的锻件,在锻后空冷或其它缓慢的冷却过程中,热应力通常并不引起严重后果。

虽然冷却初期温差较大,表层为拉应力(中心部分受压应力),但因温度较高,塑性较好,不致引起开裂;冷却后期温差不太大,且表层受压应力,所以也不引起开裂。

奥氏体(如1Cr18Ni9Ti、50Mn18Cr4WN)的任何大断面锻件都可以直接空冷而不需缓冷,甚至水淬时也不产生裂纹。

ﻫ图3-37 冷却过程中的温度应力和组织应力分布情况组织应力在较低温度下才开始发生,这时材料塑性较低,这是造成冷却时开裂的主要原因。

高速钢冷却裂纹(图片8-156)及马氏体不锈钢冷却裂纹(图片8-276)附近没有氧化脱碳现象也证明了这一点。

对于马氏体不锈钢即使采取一些缓冷措施,仍必须退火后才能进行酸洗,否则在腐蚀时易出现应力腐蚀开裂。

ﻫ图片8-276裂纹由表面沿晶界向晶内扩展ﻫW18Cr4V钢锻件一侧因锻后激冷形成的裂纹加热时温度分布及其变化情况与冷却时正相反,升温过程中表层温度超过心部温度,并且导热性越差,断面越大,温差也越大。

ﻫ对于热应力,这时表层受压内层受拉,在受拉应力区由于温度低,塑性差有可能形成开裂。

在加热初期金属尚处于弹性状态的时候,在加热速度不变的条件下,根据计算,在圆柱体坯料轴心区沿轴向的拉应力是沿径向和切向拉应力值的两倍。

因此,加热时坯料一般是横向开裂。

ﻫ加热过程中由于相变不同时进行也有组织应力发生,但这时由于温度较高,材料塑性较好,其危险程度远较冷锭快速加热时为小。

(二)形成裂纹的组织分析对裂纹的成因进行组织分析,有助于了解形成裂纹的内在原因,也是进行裂纹鉴别的客观依据。

从大量的锻件裂纹实例分析和重复试验中可以观察到,金属材料的组织和性能是否均匀,1.对组织和性能比较均匀的材料对裂纹有重要影响。

ﻫ锻造过程中,首先在应力最大,先满足塑性条件的地方发生塑性变形。

在变形过程中位错沿滑移面运动,遇着障碍物,便会堆塞,并产生足够大的应力而产生裂纹,或由于位错的交互作用形成空穴、微裂,并进一步发展成宏观的裂纹。

这主要产生在变形温度较低(低于再结晶温度),或变形程度过大、变形速度过快的情况。

这种裂纹常常是穿晶或穿晶和沿晶混合的图片8-356为MB2镁合金在低于再结晶温度下变形时产生的穿晶裂纹。

但是由于高温下原子具有较高的扩散速度,有利于位元错的攀移,加速了恢复和再结晶,使变形过程中已经产生的微裂纹比较容易修复,在变形温度适宜、变形速度较慢的情况下,可以不发展为宏观的裂纹。

裂纹处的显微组织250×2.对组织和性能不均匀的材料对组织和性能不均匀的材料,裂纹通常在晶界和某些相接口发生。

这是因为锻造变形通常是在金属的等强温度以上进行的。

晶界的变形较大,而金属的晶界往往是冶金缺陷、第二相和非金属夹杂比较集中的地方。

在高温下某些材料晶界上的低熔点物质发生熔化,严重降低材料的塑性;同时,在高温下周围介质中的某些元素(硫、铜等)沿晶界向金属内扩散,引起晶界上第二相的非正常出现和晶界的弱化;另外,基体金属与某些相的接口由于两相在力学性能和理化性能上的差异结合力较弱。

锻造所用的原材料通常是不均匀的。

因此,高温锻造变形时裂纹主要沿晶界或相界发生和发展。

下面对组织和性能不均的材料,具体分析金属组织对锻造裂纹发生和发展的影响。

(1)微观裂纹的产生锻造过程中金属组织状况对微观裂纹的产生主要有下列三种情况。

ﻫ1)冶金和组织缺陷处应力集中。

在原材料的冶金和组织缺陷处,如疏松、夹杂物等的尖角处,在外力作用下发生应力集中;在第二相和基体相交界处,特别是第二相的尖角处容易产生应力集中。

在应力集中处较早达到金属的屈服点,引起塑性变形,当变形量超过材料的极限变形程度和应力超过材料的极限强度时便产生微观裂纹。

图片3-19为MB15镁合金在缺陷尾端由于应力集中产生的裂2)第二相及夹杂物本身的强度低和塑性差。

第二相及夹杂物本身强度低,纹。

ﻫ塑性差,受外力或微量变形时即产生开裂。

具体的有下列一些情况:ﻫ①晶界为低熔点物质。

锻造过程中常见的铜脆、红脆和锡脆等皆是由于在晶界的剪切和迁移中微观裂纹首先于晶界处的低熔点物质本身中发生而后发展的。

实例11、图片8-58为裂纹沿渗铜晶界开裂的情况,实例19、图片8-93为裂纹沿渗硫处开裂的情况。

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