Понятие дефекта, характеристика дефектов.

Дефектом называется каждое отдельное несоответствие продукции требованиям, установленным нормативной документацией. Дефекты ухудшают физико-механические свойства металлов, например прочность, пластичность, плотность, электропроводность, магнитную проницаемость и т.д. Их часто разделяют на явные и скрытые. Первые обнаруживают при визуальном способе контроля или при помощи инструментальных средств и методов, которые приведены в нормативной документации. Если дефекты с большой вероятностью выявляются с помощью соответствующих инструментальных методов неразрушающего контроля, но не обнаруживаются визуально, то их относят тоже к явным. Скрытый дефект нельзя обнаружить предусмотренным методом и аппаратурой. Дефекты также подразделяют на критические, наличие которых делает использование продукции по назначению невозможным или опасным; значительные - существенно влияющие на работоспособность продукции или ее долговечность; малозначительные, не оказывающие такого влияния, а также на неустранимые и устранимые. По происхождению дефекты разделяют на производственно-технологические и эксплуатационные. К первым относят металлургические дефекты, которые возникают при отливке и прокатке; технологические, возникающие при изготовлении изделий и их ремонте, а к эксплуатационным - дефекты, возникающие после не которой наработки изделий вследствие усталости металла, их элементов, коррозии, изнашивания, а также неправильного обслуживания и эксплуатации. По количеству и характеру распределения в изделиях дефекты также могут быть одиночными, местными (трещины, раковины и т.п.), распределенными в ограниченных зонах, например, зонах коррозионного поражения, распределенными по всему изделию, например, неоднородность химсостава; наружные (поверхностные и подповерхностные) и внутренние (глубинные).

По характеру геометрических параметров дефекты могут быть точечные, линейные, плоскостные и объемные. В зависимости от размера дефекты металлов подразделяются на субмикродефекты, микродефекты и макродефекты.

К субмикродефектам относят дефекты кристаллической решетки металлов, которые в зависимости от геометрических признаков подразделяют на точечные, линейные, поверхностные и объемные (рис. 6.8).

К точечным дефектам относятся: примесные (чужеродные) атомы, замещающие основные атомы или ионы, образующие кристалл, или внедренные между ними; межузельные атомы, образующиеся в результате перехода атома из узла решетки в межузлие; вакансии, т.е. узлы решетки, в которых атомы отсутствуют.

Рис. 6.8. Схематическое изображеиие структуры поликристаллического металлического сплава: 1,2- примесные (чужеродные) атомы замещения и внедрения соответственно; 3 - краевая дислокация; 4 - некогерентные выделения; 5 - когерентные выделения; 6-тугоплавкие примесные включения; 7 - линии скольжения; 8 - вьщеления по границам зерен; 9 - элементарная ячейка а-железа; 10 - винтовая дислокация; 11 - пленочные выделения по границам зерен; 12 - вакансия; 13 - межузельный атом. Линейные дефекты решетки имеют малые размеры в двух измерениях и большую протяженность в третьем измерении. Они могут быть сформированы рядом вакансий или межузельными атомами. К таким дефектам относят также краевые и винтовые дислокации. Первые представляют собой края оборванных (лишних) атомных плоскостей, а вторые связаны с закручиванием атомных плоскостей в виде винтовой лестницы. Поверхностные дефекты кристаллической решетки представляют собой поверхности раздела между отдельными зернами или субзернами в поликристаллическом металле или дефекты упаковки. На границах зерен обычно концентрируются примесные атомы, инородные включения и различного характера выделения. К объемным дефектам относят скопление вакансий, примесей, включений и т.п. Субмикродефекты обнаруживают с использованием электронно-микроскопического, рентгеноструктурного анализа. Микродефекты - это, например: микротрещины, микропоры и т.п., различимые при увеличении более шести раз, критические (очень крупные и мелкие) размеры зерен и их ориентация, градиент химического состава и т.п. Микродефекты, вызванные изменением свойств материала, гораздо труднее выявлять и интерпретировать, чем макродефекты; для этого необходима более тонкая методика измерений. Однако во время выполнения элементом конструкции заданных. функций такие местные микронеоднородности могут играть более важную роль, чем крупные дефекты. Например, как было указано ранее, для достижения требуемых механических свойств часто прибегают к термической обработке. Если при этом не будет получен определенный размер зерна, то даже удовлетворительно сконструированный элемент конструкции может оказаться неспособным выполнять свое назначение. Макродефекты могут быть мелкими и крупными. Мелкими называют дефекты, например, поры, трещины, включения, различимые только с использованием лупы (увеличение до 6^Х). Крупными порами, включеннями и т.п. называют такие, которые при нормальном зрении различимы на стандартном расстоянии 25 см. Обычно для классификации и идентификации макродефектов используют их морфологические и генетические признаки.

Морфологические признаки:

-ориентация по отношенюо к оси изделия; -расположение и распределение по длине или периметру изделия; -изменение поперечных размеров изделия в районе дефекта; -единичное или групповое расположение дефекта; -периодичность его повторения; -характер геометрических параметров дефекта и т.п.

Генетические признаки:

-механические, термические, коррозионные и т.п.; -наличие неметаллических оксидных включений, окалины и смазки в полости дефекта или в районе его расположения; -изменение микроструктуры в районе залегания дефекта; -наличие структурной и ликвационной неоднородности; -характер расположения зерен в районе дефекта и т.п.

Во многих случаях причина образования дефектов и методы их устранения одинаковы и не зависят от типа изделий.

Методы неразрушающего контроля могут служить инструментом совершенствования методов конструирования и технологических процессов. С помощью таких методов можно определить, где и каким образом возникают дефекты, чтобы затем устранить причину их возникновения. Неразрушающий контроль можно использовать также для того, чтобы проконтролировать технологический процесс, с тем чтобы обеспечить изготовление надежных изделий.