Viden

Diskontinuitet i metalliske materialer refererer til manglende ensartethed og pludselige ændringer i deres indre struktur, sammensætning eller ydeevne. I studiet af fejlanalyser har det vist sig, at mange fejl skyldes materialers diskontinuitet.

Strukturens diskontinuitet afspejles primært i to aspekter: interne defekter og organisationens inhomogenitet.

Indvendige defekter

• Porøsitet : Hulrum dannet inde i metallet på grund af gasser, der ikke kan slippe ud i tide under metalsmelte- og støbeprocessen. Disse porer forstyrrer metallets kontinuitet, hvilket reducerer dets effektive bærende areal og fører til et fald i styrke og sejhed. Svejsede samlinger i svejsede dele har ofte porøsitet i varierende grad og mængder.

 

• Krympehulrum og porøsitet : Huller dannet inde i en støbeform på grund af volumenkontraktion under størkning af metal. De koncentreres normalt i de sidst størknede dele af støbeformen, hvilket forårsager diskontinuitet i metalstrukturen og reducerer støbeformens mekaniske og forarbejdningsmæssige egenskaber.

 

Revner : Ved forarbejdning eller brug af metaller dannes revner på grund af spændingskoncentration, træthed, sprødhed og andre årsager. Revner er en alvorlig diskontinuitetsdefekt, som kan blive en kilde til spændingskoncentration, hvilket får metalmaterialet til at brække ved en spænding langt under dets styrkegrænse, hvilket reducerer materialets pålidelighed og levetid betydeligt.

 

Inhomogen mikrostruktur

• Uensartet kornstørrelse : Metalmaterialer er sammensat af adskillige korn. Hvis kornstørrelserne varierer betydeligt, vil korn af forskellig størrelse deformeres i forskellig grad, når de udsættes for kraft, og der vil sandsynligvis opstå spændingskoncentration ved korngrænserne, hvilket resulterer i diskontinuerlige mekaniske egenskaber ved materialet.

 

• Inhomogen fasesammensætning : Metalmaterialer kan indeholde flere faser, såsom ferrit, cementit og perlit i jern-kulstoflegeringer. Forskellige faser har forskellige egenskaber, og den atomare ordning ved fasegrænsefladerne er diskontinuerlig. Når materialet udsættes for kraft eller varme, er fasegrænsefladerne tilbøjelige til at blive svage led, hvilket påvirker materialets samlede ydeevne.

 

Anden fase partikler eller bestanddele : Den anden fase af inklusioner stammer hovedsageligt fra størkningsprocessen ved metalsmeltning. Som vist i den følgende figur kan lange strimmelformede sulfidinklusioner splitte matrixstrukturen, hvilket reducerer metalmaterialets tværgående ydeevne betydeligt.

 

Diskontinuiteten i sammensætningen skyldes hovedsageligt segregation : Under størkning af metaller, på grund af årsager som ujævne afkølingshastigheder, er legeringselementerne ujævnt fordelt over et stort område. For eksempel kan der i store barrer være betydelige forskelle i den kemiske sammensætning mellem bund og top, hvilket kan føre til forskellige egenskaber i forskellige dele af materialet, hvilket forårsager problemer for efterfølgende forarbejdning og anvendelse.

 

Ikke alene opstår der diskontinuiteter i sammensætning og mikrostruktur under metalsmeltnings- og støbeprocesserne, men de kan også opstå under efterfølgende kold- og varmbearbejdnings- og varmebehandlingsprocesser.

 

Koldhærdning : Under koldbearbejdningsprocessen af ​​metalliske materialer deformeres kornene, og dislokationstætheden øges, hvilket resulterer i en stigning i materialets styrke og hårdhed og et fald i dets plasticitet og sejhed. Denne ændring i ydeevne kan medføre diskontinuitet mellem de bearbejdede og ubearbejdede områder, hvilket kan påvirke efterfølgende bearbejdning og anvendelse.

 

• Inkonsistent varmebehandling : Hvis opvarmningen eller afkølingen af ​​metalmaterialer under varmebehandling ikke er ensartet, vil det føre til inkonsistent mikrostrukturtransformation i forskellige dele af materialet, hvilket resulterer i forskelle i ydeevnen. For eksempel kan kølehastighederne for overfladen og kernen i en del variere under bratkøling, hvilket kan forårsage høj overfladehårdhed og lav kernehårdhed, hvilket fører til diskontinuitet i ydeevnen.

 

Hvis du har spørgsmål, ønsker, behov for at udvikle nye dele af duktilt støbejern eller ønsker at forbedre din forsyningskæde, er du velkommen til at kontakte os på info@castings-forging.com