Изучение изломов. Порядок выполнения работы. Контрольные вопросы и задания

Изучение изломов

Внутренние дефекты, которые могут привести к разрушению изделия, выявляются при изучении изломов.

Изломом называется поверхность, образующаяся вследствие разру- шения металлов. Изломы металлов могут существенно отличаться по цвету. Так, стали и белые чугуны, в которых весь углерод связан в цементите, име- ют излом светло-серого цвета. У графитизированных сталей и чугунов, в ко- торых углерод находится преимущественно в виде графита, излом черного цвета.

На поверхности изломов можно видеть дефекты, которые способство- вали разрушению. В зависимости от состава, строения металла, наличия де- фектов, условий обработки и эксплуатации изделий изломы могут иметь вяз- кий, хрупкий или усталостный характер.

Вязкий (волокнистый) излом (рис. 1.5, а) имеет бугристо-сглаженный рельеф и свидетельствует о значительной пластической деформации, пред- шествующей разрушению. По виду вязкого излома нельзя судить о форме и размерах зерен металла.

а                                                                         б

Рис. 1.5 Изломы стали: а – вязкий; б – хрупкий, х400

 

Хрупкий (кристаллический) излом (рис. 1.5, б) характеризуется нали- чием на поверхности плоских блестящих участков (фасеток). Так как разру- шение протекает без заметной пластической деформации и форма зерна не

искажается, то на хрупком изломе видны исходная форма и размер зерен ме- талла. При этом разрушение может происходить через зерна (транскристал- лический излом) либо по границам зерен (интеркристаллический, или меж- кристаллический, излом). Разрушение по границам зерен имеет место при наличии на границах неметаллических включений (фосфиды, сульфиды, ок- сиды) или других выделений, ослабляющих прочность границ зерна.

Хрупкое разрушение наиболее опасно, так как происходит чаще всего при напряжениях ниже предела текучести материала. Его возникновению способствуют наличие поверхностных дефектов, конструкционные просчеты (резкое изменение сечения, толстостенность деталей), низкая температура и ударные нагрузки при работе, крупнозернистость металла, выделение по гра- ницам зерен хрупких фаз, межзеренная коррозия. Разновидностями хрупкого излома являются нафталинистый, камневидный, фарфоровидный и др.

Нафталинистый излом – транскристаллический с крупным зерном и избирательным блеском, подобным блеску кристаллов нафталина. Он свиде- тельствует о повышенной хрупкости стали и наблюдается в легированных, преимущественно быстрорежущих сталях. Причиной возникновения такого излома является перегрев стали, вызывающий укрупнение зерен и образова- ние определенной ориентации структурных составляющих (текстура). Внеш- не в изломе текстура проявляется как одно крупное зерно. Нафталинистый излом устраняется путем многократных повторных фазовых перекристалли- заций металла.

Хрупкий излом называют камневидным, если металл имеет крупно- зернистое строение, а разрушение носит преимущественно межкристалличе- ский характер. Причина образования такого излома – перераспределение примесей при перегреве металла с выделение их в приграничных участках зе- рен. Камневидный излом можно устранить путем гомогенизирующего отжига.

Обычно изломы бывают смешанными. При смешанном изломе на его поверхности наблюдаются участки вязкого и хрупкого разрушения.

Фарфоровидный излом характерен для правильно закаленной стали, вид излома матовый, мелкозернистый.

 

 

Рис. 1.6. Усталостный излом штока компрессора

Усталостный излом (рис. 1.6) образуется в результате длительного воздействия на металл циклических напряжений и деформаций. Излом со- стоит из трех зон: зарождения трещины, собственно усталостного распро- странения трещины и долома. Механизм усталостного разрушения следую- щий: усталостная трещина возникает в местах, где имеются концентраторы напряжений или дефекты. Первая зона плоская и гладкая. Увеличиваясь при работе детали, трещина образует зону собственного усталостного распро- странения с характерными концентрическими бороздками или дугами и мел- козернистым, фарфоровидным изломом. Зачастую она имеет отдельные уча- стки гладкой притертой поверхности. Долом происходит внезапно, когда ос- лабленное трещиной сечение детали не способно выдержать прикладываемой механической нагрузки. Долом бывает вязким или хрупким.

 

Порядок выполнения работы

1. Ознакомиться с методикой приготовления макрошлифов.

2. Изучить коллекцию образцов с основными дефектами, наблюдае- мыми на их поверхности. Зарисовать эти дефекты.

3. Исследовать и зарисовать макроструктуру макрошлифов с химиче- ской неоднородностью (сварные детали, детали, упрочненные термической, химико-термической обработкой или наплавкой), деталей, изготовленных ре- занием и обработкой давлением.

4. Оценить ликвацию на микрошлифе по методу Баумана.

5. Изучить и зарисовать основные виды изломов (вязкий, хрупкий, ус- талостный).

6. Сделать выводы и составить отчет по работе в соответствии с зада- ниями (в отчете обязательно должны быть указаны тема, цель работы, пояс- нения к каждой рассмотренной макроструктуре).

 

1. Как выявить ликвацию серы в стали?

2. Как выявить ликвацию фосфора в стали?

3. Как выявить дендритную структуру в литых образцах?

4. Какие бывают изломы?

5. Назвать характерные признаки хрупкого и вязкого изломов.

6. Каков механизм усталостного разрушения?