Лабораторно-практическое занятие №1.Изучение видов излома стального и чугунного образцов.

⇐ Предыдущая 1 2 3 4 567 8 9 10 Следующая ⇒

Цель работы. Провести анализ различных сплавов по видам их изломов.

Под изломом понимается внешний вид поверхности разлома металла, образовавшегося при разрушении детали механическим воздействием.

Например, мягкая сталь при разрушении в условиях медленного нагружения дает вязкий излом, а при динамической разрушающей нагрузке - хрупкий.

Изучение излома позволяет ответить на ряд важных вопросов, не прибегая к более сложным и дорогостоящим методам исследования (механическим испытаниям, микроскопическому исследованию и др.). В этом - значение и цель анализа по изломам.

Виды изломов, встречающихся в производственной практике: вязкий, хрупкий, смешанный, транс- и межкристаллический, крупно- и мелкозернистый, нафталинистый, камневидный, шиферный, черный, усталостный, с флокенами, с закалочной трещиной и др.

Вязкий излом свидетельствует о значительной пластической деформации перед разрушением. Волокна при этом вытягиваются, разрушение их происходит с образованием матовых, большей частью темных площадок разрушения. В изломе наблюдается волокнистость. Поэтому вязкие изломы называют также волокнистыми. Они не имеют кристаллического блеска (рисунок 7, а). Вязкий (волокнистый) излом - признак доброкачественной структуры.

Рисунок 7 - Изломы стали:а – вязкий; б – хрупкий; в – смешанный

Хрупкий излом (рисунок 7, б) является результатом хрупкого разрушения, происходящего без заметной пластической деформации. Поэтому хрупкие изломы не имеют волокнистой структуры, они кристалличны. Поверхность хрупкого излома имеет блестящий вид. Практически хрупкому излому всегда предшествует небольшая пластическая деформация. В чистом виде хрупкие изломы наблюдаются у некоторых неметаллических материалов, например, у мрамора, стекла.

Смешанный излом (рисунок 7, в) - излом, имеющий участки хрупкого и вязкого разрушения.

В свою очередь, среди хрупких (кристаллических) изломов различают:

1 Транскристаллический - излом, проходящий по телу зерна. Это наиболее частый случай хрупких изломов.

2 Межкристаллический - излом, при котором разрушение идет по границам зерен. Его называют также интеркристаллическим (рисунок 8).


Рисунок 8 - Хрупкий межкристаллический излом

3 Крупнозернистый - излом, образованный гранями крупных зерен. Вид его блестящий. Как правило, такой излом - признак недоброкачественной структуры с пониженными механическими свойствами. Крупнозернистая структура может возникнуть при нарушении технологии обработки: перегреве стали в процессе термической обработки.

4 Мелкозернистый - образован гранями мелких зерен. Вид излома - матовый, фарфоровидный, а у некоторых легированных сталей (шарикоподшипниковых, быстрорежущих и др.) имеет шелковистый, бархатистый отлив. Мелкозернистый излом - признак доброкачественной структуры. Прочностные характеристики мелкозернистой стали более высокие, чем у крупнозернистой. Он наблюдается, например, у стали, прошедшей закалку.

Рисунок 9 - Нафталинистый излом быстрорежущей стали

5) Нафталинистый - хрупкий транскристаллический излом, по внешнему виду напоминающий блестки нафталина (рисунок 9). Появляется у быстрорежущих и других сталей при нарушении режима термической обработки.

6 Камневидный - хрупкий межкристаллический излом, имеющий крупнозернистое строение. Камневидный излом - признак недоброкачественности структуры.

Встречается ряд специфических изломов: шиферный, черный, усталостный, с флокенами и закалочными трещинами и др.

7 Шиферный (слоистый) - характеризуется древовидным расположением волокон в продольных изломах стали (рисунок 10).

Рисунок 10 - Шиферный излом стали

Шиферный излом - признак недоброкачественности структуры, загрязненности металла неметаллическими включениями и насыщенности газами.

8 Черный - характеризуется наличием темных участков на изломе, которые получаются вследствие выделения графита. Последнее связано с рядом факторов: высоким содержанием углерода и кремния в стали, длительным отжигом при низких температурах, закалкой с последующим отпуском при 700 °С и др.

9 Усталостный - получается при разрушении изделия в результате повторно-переменного (циклического) многократного нагружения (рисунок 11). При этом наблюдаются: очаг разрушения 1, зона постепенного развития усталостной трещины 2 и зона долома 3.

Рисунок 11 - Усталостный излом штока компрессора:

1 – зона зарождения трещины; 2 – зона распространения трещины; 3 – зона долома

Очаг разрушения - зона зарождения усталостной трещины (см. рисунок 11). Для этой зоны характерны наибольший блеск и мелкозернистое строение поверхности. Появлению усталостной трещины способствуют концентраторы напряжений (риски, забоины, трещины, прожоги, неметаллические включения, газовые пузыри и др.). Трещина может зародиться как на поверхности, так и внутри детали.

Зона постепенного развития усталостной трещины (см. рисунок 11) характеризуется наличием усталостных линий, представляющих волнообразные концентрические следы продвижения усталостного излома, расходящиеся от очага разрушения. Поверхность этой зоны гладкая, часто блестящая.

Зона долома - зона окончательного разрушения (см. рисунок 11). Она протекает с большой скоростью. Зона долома имеет обычно признаки хрупкого разрушения. 10 Излом с флокенами представлен на рисунке 12. Флокены - дефекты в виде трещиновидных нарушений сплошности металла. Пятна представляют собой внутреннюю поверхность трещины (рисунок 12, а). На поперечной полированной и протравленной поверхностях эти дефекты видны в виде волосяных трещин (рисунок 12, б). Флокены встречаются в кованых и катаных заготовках некоторых легированных сталей. Флокены ухудшают механические свойства стали: предел прочности, пластичность и ударную вязкость.

Рисунок 12 - Флокены в стали:

а – вид по излому; б – после глубокого травления

11 Излом с закалочной трещиной (рисунок 13) имеет два характерных участка: темный - окисленная поверхность закалочной трещины и светлый - мелкозернистый хрупкий излом, образовавшийся при доломе сечения. Закалочная трещина возникает при нарушении технологии термической обработки. Примером такого нарушения является чрезмерно высокая скорость охлаждения при закалке стали.

Рисунок 13 - Излом закаленных образцов: