Дефекты металлических изделий

Производство металлоизделий — многоэтапный технологический процесс. На протяжении цепи операций металл подвергается различным воздействиям с целью определенных изменений структуры и формы. Иногда под влиянием внешних факторов или технологических просчетов в металлическом изделии образуются изъяны, в той или иной мере нарушающие его эксплуатационные характеристики. Наличие дефектов может влиять на прочность, пластичность, плотность, магнитную проницаемость, электропроводность.

Кристаллические дефекты и способы их обнаружения.

Дефектами кристаллического строения металлов считают отклонения от структуры идеального кристалла. На кристаллическом уровне встречаются такие изменения, как вакансии и их скопления, дислокации, дисклинации, субмикроскопические трещины. Это приводит к нарушению сплошность и однородности. Выявить подобного рода дефекты можно с помощью специальной аппаратуры.

Субмикроскопическое исследование.

Цель его состоит в выявлении дефектов на границах кристаллов или зерен. С помощью электронного микроскопа можно обнаружить прослойки между блоками кристаллов, образующиеся из-за неравномерной кристаллизации или выделения нерастворимых элементов в сплавах. Такие нарушения кристаллической структуры могут впоследствии вызвать сколы и другие повреждения металлических изделий при обработке и эксплуатации.

Микроанализ.

Осуществляется при использовании микроскопа со стократным увеличением. Позволяет определить степень зернистости, влияющую на пластичность и долговечность стали, выявить долю вредных примесей в составе металла, найти литейные дефекты.

При макроанализе применяется тридцатикратное увеличение, достаточное для обнаружения крупных дефектов поверхности или глубинных слоев металла.

Выявленные аппаратурными методами несовершенства не всегда сказываются на функциональном состоянии металлической детали.

Дефектом в техническом понимании считается такое отклонение от нормы, которое приводит к ухудшению рабочих характеристик.

При этом нарушения, считающиеся дефектами в одном режиме работы изделия, допустимы в другом режиме, например, при пониженных нагрузках.При выявлении значимых дефектов производится снижение сортности или отбраковка продукции. Основные дефекты металлических изделий делятся на литьевые и пластические.

Литьевые дефекты металлических изделий

Дефекты при литье образуются в ходе заливки расплавленного металла в форму или в процессе затвердевания. Их может провоцировать использование некачественных форм, нарушение температурного режима и другие технологические отклонения. Литьевые дефекты могут проявляться на поверхности металла либо формироваться в толще заготовки.

Поверхностные литьевые дефекты

Подутость (распор) — утолщение отливки вследствие расширения контура формы при заливке. Возникает при недостаточной плотности формы, не выдерживающей давления расплавленного металла;
Коробление — появление вогнутости или выпуклости на плоских поверхностях отливки. Вызывается силами внутренних напряжений при неравномерном остывании заготовки;
Пригар — спекшийся с поверхностью металла внутренний слой формы. Характерен для изделий из металла с высокой температурой плавления;
Залив — тонкий прилив металла, образующийся при проникновении расплава в зазоры формы. Причиной является недостаточно плотное соединение частей формы;
Просечки (гребешки, заусенцы) — невысокие плоские прожилки металла, затекшего в трещины формы. Образуются при повреждениях формы или стержня;
Засор — внедрившиеся в поверхность отливки комочки материала формы или шлаков. Эта проблема появляется из-за ошибок, допущенных при проектировании форм;
Ужимина — углубление с пологими краями, заполненное формовочным материалом и прикрытие сверху слоем металла. Образуются вследствие отслоения материала формы при избыточной влажности, когда расплав занимает место испарившейся жидкости;
Спай, или неслитина — углубление на поверхности между плохо слившимися потоками металла при недостаточной температуре или прерванной заливке.
Плена — окисный слой на поверхности отливки. Характерен для сплавов металлов с разными физико-химическими свойствами;
Морщинистость, или складчатость. Данный дефект выглядят как разнонаправленные складки на поверхности металлического изделия. Образуется вследствие тепловых деформаций соприкасающихся слоев формы и затвердевающего металла.

Внутренние дефекты (несплошности)

Горячая трещина — дефект в виде надрыва или разрыва тела отливки. Возникает при достижении металлом температуры кристаллизации, вызывается усадочным напряжением. Имеет извилистую или ломаю форму со следами окисления;
Холодная трещина — дефект в виде разрыва прямолинейной формы с гладкой светлой поверхностью. Образуется в твердом металле в зоне максимальных внутренних напряжений при переходе от толстых сечения к тонким;
Межкристаллическая трещина. Образуются на металлических изделиях из легированных сталей в тех зонах, где имеются неметаллические включения;
Ситовидная пористость — скопление удлиненных тонких полостей перпендикулярно к поверхности. Вызывается повышенным содержанием водорода;
Газовая раковина — полость сферической формы, образованная газами, выделяющимися из формовочного материала или металла при застывании.

Включения

Неметаллические включения — инородные тела, образуются путем химических реакций или механического замешивания в расплав;
Металлические включения — инородные выражения металла, образуются путем химических реакций или механического замешивания;
Королек — преждевременно затвердевший шарик металла, не соединенный с основной массой. Появляются из-за разбрызгивания расплава при неправильной заливке.

Пластические дефекты металлических изделий

Пластические дефекты металлических изделий появляются при неправильном хранении, транспортировке и обработке.

Надрыв представляет собой локальные несквозные разрывы. Чаще всего является результатом раскрытия внутренних несплошностей заготовки при обработке;
Разрыв проявляет себя как сквозная несплошность. Образуется при деформации плоской заготовки неравномерной толщины либо выпадения при обработке инородных включений;
Царапина — углубление неправильной формы, располагающееся в произвольном направлении. Появляется из-за небрежного складирования или перевозки металлических изделий;
Вмятинами называют отдельные единичные углубления различных размеров, форм, имеющие пологие края. Вмятины появляются из-за повреждения металла в процессе производства, перевозки, хранения;
Забоина — углубление неправильной формы с острыми краями, появляется при ударе;
Накол — точечное углубление, возникает при попадании мелких инородных элементов на валки при прокатке;
Отпечаток – периодически повторяющиеся углубления или выступы, формирующиеся под действием неровностей на прокатных и правильных валках;
Рябизна — дефект поверхности в виде скопления (скоплений) углублений, образовавшихся при прокате или плавке;
Задир представляет собой широкое продольное углубление с неровным дном и краями. Возникает при резком трении заготовки о детали обрабатывающего оборудования;
Риска – это продольное узкое углубление с закругленным или плоским дном. Образуется при царапании заготовки выступами на поверхности оборудования;
Потертость — нарушение блеска на отдельном участке металлического изделия, а также группа мелких царапин. Потертость появляется в результате трения изделий между собой или о посторонний предмет;
Закат — вдавленные в изделие заусенцы, выступы, частицы обрабатываемого металла;

Налип — частицы или слой материала с инструмента, налипшие на металл при обработке;
Излом — след резкого перегиба в виде полосы, расположенный поперек или под углом к направлению прокатки образовавшийся в результате резкого перегиба тонких листов;
Смятая поверхность — неровности, складки, изгибы, не вызывающие разрыва металла;
Пережог — темные оплавленные или окисленные пятна на металлическом изделии, образующиеся при превышении температуры или времени нагрева материала. Может быть причиной возникновения других дефектов;
Расслоение — отделение слоев материала на торцах, кромках металлической заготовки. Вызывается внутренними дефектами металла, такими, как рыхлости, пережог, внутренние разрывы, инородные включения;
Плена — расслоение языкообразной формы, вытянутое по направлению обработки и соединённое одним краем с основным металлом. Образуется при обработке металла с такими дефектами, как пережог, оплавление, трещины, надрывы;
Чешуйчатость — расслоения и разрывы на поверхности изделия в виде чешуи или сетки, образовавшиеся вследствие пережога или пониженной пластичности металла в поверхностном слое;
Недотрав — пятна или полосы, появившиеся на металлическом изделии из-за неравномерного травления;
Перетрав – точечные либо контурные углубления в результате разъедания поверхности изделия при несоблюдении режима травления;
Коррозионные пятна — шероховатые участки поверхности различной окраски появляющиеся под действием коррозии;
Цвета побежалости — пятна и полосы различных цветов и форм с гладкой поверхностью, результат нарушения правил термической обработки и травления;
Кольцеватость — дефект поверхности круглых заготовок в виде периодически повторяющихся выступов и углублений кольцеобразной формы, образовавшихся в процессе пластической деформации или плавки;
Следы плавки — продольные, поперечные или спиралеобразные светлые и темные полосы, идущие в разных направлениях, образующиеся при плавке;
Омеднение — покраснение некоторых участков поверхности в результате контактного выделения меди при нарушении режимов термической обработки и травления;
Пятна загрязнения — остатки на поверхности изделия технологических эмульсий, масел, мазута в форме полос, натеков, разводов.

Отклонения от метрических нормативов

При отсутствии внутренних и поверхностных повреждений металла изделие может не соответствовать заданным параметрам в различных измерениях.

Серповидность полос и лент — кривизна поверхности, отклонение формы металлического изделия от поверочной линейки. Измеряется в миллиметрах на метр длины полуфабриката;
Овальность — отклонение поперечного сечения изделия от формы круга. Рассчитывается как отношение разности наибольшего и наименьшего диаметров к номинальному диаметру;
Разностенность — отклонение толщины стенки по длине трубы от номинальной толщины или разница в толщине заготовки по длине и ширине;
Разнотолщинность – отклонение толщины плоского изделия по длине и ширине от установленных параметров либо разница толщин стенки вдоль длины металлической трубы;
Фестонистость — появление выступов по краю металлического изделия при обработке листов и лент.