Исследование макроструктуры

Лабораторная работа №3

 

МАКРОСКОПИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ

(4 часа)

3.1 Цель работы:Получить практические навыки по макроанализу изделий и полуфабрикатов из сталей и алюминиевых сплавов.

Изучить поверхность, изломы и макрошлифы изделий и полуфабрикатов из сталей и алюминиевых сплавов с целью выявления макродефектов и установления причин их возникновения.

 

Основные теоретические положения

 

Качество структуры изделий машиностроительных и металлургических предприятий оценивают различными методами: макро- и микроананализом, дефектоскопией. Макроанализ является, как правило, предварительным методом, достаточно простым, не трудоемким. Макроструктуру наблюдают при небольших увеличениях с помощью лупы или стереоскопического микроскопа с увеличением до 30-70 крат или невооруженным глазом.

При осмотре поверхности отливок, слитков, поковок, проката выявляют внешние дефекты структуры: трещины, рванины, закаты, плены и др. Внутренние дефекты структуры обнаруживают в изломе детали, заготовки или на макрошлифе. Шлифованный и травленый образец называют макрошлифом, если макрошлиф изготовлен в поперечном сечении слитка или заготовки, то его называют темплетом.

Шлиф изготовляют в сечении, где наиболее четко выявляются особенности макростроения. При исследовании слитка необходимо изучить продольный и поперечный разрезы. Макроструктуру прокатанных изделий исследуют в поперечном направлении, а структуру поковок – в поперечном и продольном.

На шлифах без травления можно наблюдать форму и размеры усадочной раковины, форму газовых пузырей. Ликвацию, флокены, трещины, неметаллические включения выявляют травлением шлифованной, фрезерованной поверхности шлифа. Для улучшения травления поверхность шлифа очищают от пыли, грязи, масляных пятен.

Методом макроанализа определяют вид излома: волокнистый, кристаллический, камневидный, древовидный, шиферный, что позволяет сделать заключение о зернистости структуры и ориентировочно о свойствах деталей или заготовок. Излом позволяет выявить внутренние дефекты структуры и объяснить причины разрушения. Если излом происходит по границам зерен, то причины разрушения следует искать в наличии примесей, сегрегирующих по границам или в окислении периферии зерна. Если излом слитка показывает наличие блестящих плоскостей скалывания по кристаллам, то причиной излома является недостаточная прочность самих зерен металла.

От макроструктуры зависят механические, технологические, эксплуатационные свойства полуфабрикатов или изделий. Макроанализ позволяет выявить дефекты обработки, установить причины их образования, поэтому методом макроструктурного анализа широко пользуются для заводского контроля и научных исследований.

 

Порядок выполнения работы

1. Изучить визуально поверхность, изломы и макрошлифы изделий и образцов из сталей и алюминиевых сплавов, представленных в коллекции.

2. Описать выявленные дефекты, сделать заключение о причинах брака.

3. Выявить макроструктуру слитков алюминиевых сплавов. Оценить размер макрозерна, зарисовать макроструктуру, определить форму зерен, связать полученные данные с технологией литья.

 

Занятие

Исследование поверхностных дефектов

Слитков и полуфабрикатов

Образец 1 - слиток сплава АДЗ1: неслитины, горячие трещины.

Образец 2 – слиток сплава В93: неслитины, ликвационные наплывы, трещины.

Образец 3 - слиток сплава системы алюминий-магний-литий: окисные плены, пористость.

Образец 4 - труба из сплава Д16: утяжина, неметаллические включения.

Образец 5 - пруток из слава В95, поверхностные трещины.

Образец 6 – поковка из сплава В93, трещины.

Образец 7 - труба из сплава АМг6, ерш.

Внешний вид образцов представлен на рис. 3.1.

Рис. 3.1 Внешний вид образцов 1-7 с дефектами поверхности

 

К поверхностным дефектам слитков, заготовок и изделий относятся трещины, сколы, отслаивания, неслитины, ликвационные наплывы, пузыри, вмятины, спаи, надрывы, надиры. Причины образования дефектов многообразны. Они могут быть связаны с технологией изготовления изделий, химическим составом металла, качеством инструмента.

Слитки из алюминиевых сплавов, отлитые методом непрерывного литья, могут иметь на поверхности неслитины, загрязнения, наплывы, плены. Неслитинами называют несплошности, начинающиеся у поверхности слитка (образец 1, 2). Неслитины возникают в результате частичной кристаллизации сплава на открытой поверхности. При низкой скорости литья металл поступает к стенке кристаллизатора неравномерно. На участках, где слой расплава тоньше, начинается кристаллизация на открытой поверхности. Кристаллы опускаются в расплав и образуют твердую корочку. Расплав над поверхностью корочки кристаллизуется быстрее остальной массы и поэтому создается новый твердый слой. Несплошность, появившаяся между двумя корочками, и есть неслитина. При литье слитков больших сечений более 400 мм из сплавов с широким интервалом кристаллизации практически не удается избавиться от неслитин. Неслитины в слитках могут привести к расслоениям в деформированных полуфабрикатах, поэтому для их удаления слитки обтачивают на глубину 3-30 мм.

При непрерывном литье слитков из алюминиевых сплавов на их поверхности образуются ликвационные наплывы (образец 2). Наплывы возникают из-за выдавливания остаточной жидкости на поверхность слитка по междендритным каналам затвердевшей корочки в зазор между слитком и кристаллизатором. Завышение температуры и скорости литья способствуют утонению корочки и увеличению ликвационных наплывов. Ликвационные наплывы удаляют фрезерованием.

Поверхность слитков алюминиевых сплавов поражается окисными пленами, которые могут обнаруживаются и внутри слитка (образец 3). Плены и неметаллические включения являются следствием недостаточной чистоты исходных материалов, плохого рафинирования расплава, нарушением окисной пленки в процессе подачи расплава в кристаллизатор.

При несоблюдении условий литья в слитках образуются трещины. Трещины в слитках могут быть горячими, возникающими в процессе кристаллизации (образец 1), и холодными, возникающими после затвердевания. Трещины могут быть круговыми, центральными, радиальными, часть из них выходит на поверхность. Появление трещин зависит от природы сплава, а также от внутренних деформаций и напряжений, которые обусловлены наличием температурного градиента по сечению и по высоте слитка. Горячие трещины в слитках алюминиевых сплавах не будут возникать, если удлинение в твердожидком состоянии превышает 0,3%, холодные трещины, если удлинение сплава после остывания слитка выше 1,5%. Для предупреждения центральных горячих и холодных трещин в слитках алюминиевых сплавов необходимо уменьшение скорости литья и устранения неравномерности подачи воды на слиток. Мерой предотвращения радиальных холодных трещин является повышение скорости литья или понижение высоты кристаллизатора. Предупреждение появления трещин зависит и от регулирования состава сплавов по примесям. Трещины на поверхности стальных слитков образуются из-за присутствия по границам зерен повышенного содержания серы и фосфора, микросегрегации нитридов алюминия, образования легкоплавких эвтектик.

Дефекты деформированных полуфабрикатов могут иметь литейное происхождение, либо они появляются при нарушении технологии прокатки, прессования, штамповки. На поверхности деформированных полуфабрикатов выявляются дефекты: плены, выступы, надрывы типа "ерш", вмятины, канавки, трещины, пузыри, насечки, утяжины и рванины.

Закаты, надиры, насечки, «елочка» являются дефектами прокатного производства. Поверхностные трещины, наслоения, утяжины, плены относятся к дефектам прессового производства, заковы (зажимы), смещения - дефекты штампового производства. Для всех видов деформированных полуфабрикатов возможны дефекты, обусловленные технологией термической обработки.

Выступы, вмятины и канавки на поверхности горячекатанных стальных труб, прутков, профилей связаны с дефектами валков стана, неправильной загрузкой труб в печах с шагающим подом. Значительные вмятины снижают качество полуфабрикатов, глубокие канавки приводят к браку.

Рванины, беспорядочно расположенные разрывы появляются в стальных поковках с повышенным содержанием кислорода, серы или меди, при неправильном режиме нагрева и охлаждения при ковке.

На поверхности листов алюминиевых сплавов иногда выявляется брак в виде вытянутых в направлении прокатки полос с отслоением тонкого верхнего слоя металла, плены. Причиной брака является загрязненность сплава неметаллическими включениями (асбест, шлак, кусочки футеровки и др.), а также наличие газовых пузырей, неслитин, горячих трещин. Плены (окисленный загрязненный металл) образуются при прессовании со смазкой контейнера или в случае загрязнения контейнера.

Утяжины, несплошности образуются на конце прессованных изделий и заполнены неплотным окисленным металлом (образец 4). Появление утяжин связано с особенностями процесса прессования вследствие опережения течения центральными слоями металла периферийных слоев. Прессутяжины выявляются в виде пустот или несплошностей при контроле макроструктуры утяжного конца прессизделия,(рис.3.2). Чтобы гарантировать отсутствие утяжины в изделиях, оставляют прессостаток, длина которого составляет 0,2 - 0,3 диаметра контейнера. Уменьшить прессутяжину можно за счет уменьшения неравномерности деформации в контейнере, а также путем прессования с обратным истечением.

Трещины в деформируемых полуфабрикатах образуются в результате возникновения растягивающих напряжений, способных разрушить материал при недостаточной его пластичности (образцы 5- 7). Поверхностные трещины образуются при деформации твердых сплавов В93, В95, Д16, Д1, АК8, АК6, АК4, АМг6, АМг5, значительно реже при деформации мягких сплавов АВ, АМг2, АМг3, АМц, АД31.

Рис.3.2 Макроструктура прутка, утяжина

 

Причинами образования поверхностных трещин на штамповках и поковках являются низкая пластичность слитка, неправильный нагрев, нарушение режима ковки и штамповки. При большой глубине распостранения трещин поковки бракуются. Трещины на поверхности прессованных изделий возникают при резкм отставании периферийных слоев от центральных. При грубом несоблюдении условий деформации полуфабрикат разрушается. Характер разрушения может быть различным. Одним из таких дефектов является "ерш", который обнаружен на поверхности трубы (образец 7) при превышении температуры прессования.

 

Исследование изломов

 

Изломы (поверхности разрушения) изучают для оценки металлургического качества металлов и сплавов, обнаружения внутренних дефектов изделий, а также для установления механизма и причин разрушения. По макрорельефу изломы подразделяются на вязкие, хрупкие и квазихрупкие (смешанные).

Хрупкий излом внешне блестящий, вязкий – матовый, смешанный – матово-блестящий. Хрупкий излом характерен при разрушении металла или сплава без видимой пластической деформации, вязкий определяет разрушение после значительной пластической деформации.

К хрупким изломам относятся: кристаллические, фарфоровидные, бархатистые, нефталинистые, камневидные изломы. Фарфоровидный и бархатистый изломы по морфологии поверхности разрушения являются разновидностями кристаллического излома. Для них характерна сглаженная мелкокристаллическая поверхность разрушения, схожая с поверхностью разрушения фарфора или бархата. Фарфоровидные и бархатистые хрупкие изломы встречаются у закаленных инструментальных сталей, высокопрочных низкоотпущенных конструкционных сталей с мелкозернистой структурой в литом и деформированном состояниях. Нафталинистый излом представляет однородную поверхность разрушения, характеризующуюся наличием крупных, гладких участков с блеском, напоминающим нафталин. Образование нафталинистого излома связано с внутризеренным хрупким разрушением по определенным кристаллографическим плоскостям, в литых и перегретых деформированных сталях.

К вязким изломам относятся: волокнистые, волокнисто-полосчатые, волокнисто-чашуйчатые изломы.

По макрогеометрии изломы делят на однородные, характеризующиеся морфологически единой поверхностью разрушения, и неоднородные, с наличием зон по макрорельефу. К неоднородным относят изломы: «звездочкой», чашечный, шевронный.

На изломах выявляют внутренние дефекты металла, несплошности. К несплошностям в отливках и слитках относят усадочную раковину, усадочную пористость, трещины, окисные плены; к несплошностям в деформированных изделиях - расслоения, флокены, трещины.

В работе исследуются изломы сталей и алюминиевых сплавов, характеризующие вид разрушения и выявляющие дефекты (образцы 11-19).

Образец 11 – волокнистый излом стали 20,сплава Д16.

Образец 12 – кристаллический излом стали 45, серого чугуна СЧ20, сплава Cu –Al.

Образец 13 – дендритный излом стали 110Г13Л.

Образец 14 – камневидный излом стали 35ХМЛ.

Образец 15 –излом стали 12ДН2ФЛ.

Образец 16 – излом "звездочкой" стали 38ХС.

Образец 17 – флокены в изломе поковки стали 35ХМН.

Образец 18 – шиферность в изломе штамповки сплава АК6.

Образец 19 – окисные плены в технологической пробе слитка Д16.

 

Волокнистый излом представляет поверхность вязкого внутризеренного разрушения с выраженными признаками пластической деформации (образец 11,рис.3.3). Макроскопически излом при вязком разрушении характеризуется волокнистостью, матовой, сильно шероховатой поверхностью, когда разрушение развивается перпендикулярно направлению действия максимальных растягивающихся напряжений, или имеет шелковистый вид, если оно совпадает с направлением действия касательных напряжений. Для вязкого излома характерно ямочное строение. Вязкие волокнистые изломы наблюдаются у мелкозернистых сталей. Сталь с волокнистым изломом характеризуется высокой ударной вязкостью, пластичностью, высокой хладостойкостью. Разрушение бездефектных образцов из деформируемых алюминиевых сплавов происходит после значительной пластической деформации, и их поверхности разрушения относятся к волокнистым вязким изломам.

Кристаллический излом представляет собой поверхность хрупкого разрушения без заметных признаков пластической деформации (образец 12, рис.3.4.-3.6). Хрупкий излом возникает при разрушении по границам зерен или по кристаллографическим плоскостям. В случае разрушения по границам зерен образуется кристаллический (зернистый) излом, рис.3.4., при разрушении по кристаллографическим плоскостям (по телу зерен) - транскристаллитный излом типа "нафталинистого", с "ручьистым узором" и т.д. Рельеф поверхности, соответствующей огранке зерен, свидетельствует о межзеренном разрушении. При больших увеличениях на поверхности разрушения выявляются фасетки скола, квазискола, или межзеренного разрушения. Причиной хрупкого кристаллического излома может явиться, повышенное содержание газов, вредных примесей, их сегрегация по границам зерен, крупное кристаллическое строение, обусловленное перегревом металла при термообработке, а также нарушением режимов раскисления и модифицирования.

 

Рис.3.3 Волокнистые изломы: а- сталь 20, б- сплав Д16	Рис.3.4 Кристаллические изломы: а- чугун СЧ20, б- сталь 45, в- сталь 38ХС

 

В кристаллическом, дендритном изломе прибыльных образцов из стали Гадфильда (110Г13Л) выявляется транскристаллизация (образец 13, рис3.6, а), представляющая собой сквозное прорастание столбчатых кристаллов навстречу друг другу от наружной поверхности отливки до ее центра. Такой излом характеризует низкое качество литого металла и неудовлетворительные эксплуатационные характеристики.

Повышение температуры металла перед выпуском из печи является причиной формирования крупнокристаллической структуры. Литая сталь с грубым изломом имеет низкую пластичность и ударную вязкость.

Для межзеренного камневидного излома стали 35ХМЛ (образец 14) характерна грубая зеренная поверхность разрушения светло-серого цвета с множеством гладких межзеренных границ, рис.3.6, б. Образование камневидного излома обусловлено ослаблением границ зерен при обогащении их труднорастворимыми частицами, пленами. Технологическими причинами такого излома может явиться высокая температура литья, нарушение режима раскисления.

Рис.3.5 Кристаллический излом сплава Сu-Al	Рис.3.6 Дендритный и камневидный изломы: а- сталь 110Г13Л, б- сталь 35ХМЛ

 

В изломе стали 12ДН2ФЛ имеются участки камневидного и кристаллического излома (образец 15). Камневидный излом в данном случае обусловлен нарушением технологии раскисления, введением в расплав большого количества алюминия, который образует нитриды, располагающиеся по границам зерен, вызывая их ослабление

Неоднородная макрогеометрия "звездочкой" наблюдается на изломе разрывного образца из стали 38ХС, имеющего пониженные пластические свойства в поперечном направлении (образец 16, рис.3.4, в).

Флокены (внутренние транскристаллитные трещины) возникают в зонах металла с повышенным содержанием водорода (более 2-2,5 г/см³ на 100 г металла) и имеют гладкую, серебристую поверхность стенок. Флокены в изломе проявляются в виде четко очерченных участков круглой или овальной формы. Флокены в изломе стали 34ХН1М (образец 17, рис.3.7.) имеют вид светлых участков. Дефект не исправляется, металлическая заготовка с флокенами подлежит переплавке. Наличие флокенов снижает прочность, пластичность и ударную вязкость.

 

Рис.3.7 Флокены в изломе стали 34ХН1М	Рис.3.8 Изломы алюминиевых сплавов: а - шиферность в поковке сплава АК6, б-окисные плены в технологической пробе слитка сплава Д16

 

Изломы полуфабрикатов из алюминиевых сплавов при разрушении поперек волокна имеют вытянутые строчечные неровности, повторяющие волокнистую структуру материала, изломы типа шиферных. Шиферность в изломе деформированных полуфабрикатов – это мелкие расщепления слоисто-ступенчатого строения, которые возникают из-за загрязненности металла неметаллическими включениями и низкой температуры конца деформации. На изломе в штамповке из сплава АК6 наблюдается участок шиферности, обусловленный неметаллическими включениями (образец 18, рис.3.8).

На технологической пробе, изломе слитка Д16 (образец 19) видны участки окисных плен, которые имеют вид гладких площадок, рис.3.8. Окись алюминия попадает в сплав с шихтой, а также при перемешивании расплава, когда нарушается целостность окисной поверхностной пленки.

 

Занятие

Исследование макроструктуры

При наблюдении макрошлифов выявляют внутренние дефекты изделий, полуфабрикатов и определяют макрозерно. Макрошлиф предварительно обрабатывают реактивами глубокого или поверхностного травления. Реактивы поверхностного травления хорошо определяют характер ликвации, фигуры течения металла, зернистость структуры. Реактивами глубокого травления обнаруживают поры, раковины, трещины, расслоения. Исследования макроструктуры позволяет оценить качество изделия или полуфабриката. Особенно важен анализ макроструктуры деформированных полуфабрикатов, оценивающий соблюдение технологии их изготовления.

В работе изучаются макрошлифы и темплеты сталей и алюминиевых сплавов.

Образец 21 – темплет поковки стали 34ХН1М, флокены.

Образец 22 – темплет поковки стали 35ХМ, ликвационная неоднородность.

Образцы 23, 24, 25 – макрошлифы алюминия и сплавов со столбчатой, равноосной и смешанной структурой.

Образец 26 – темплет слитка сплава АМг6.

Образец 27 – темплет слитка сплава В93 с веерной структурой.

Образец 28 – темплет слитка АДЗ1 со светлыми кристаллами.

Образец 29 – темплет слитка сплава AL-Mg-Li, пористость.

Образец 30 – прессованная труба из сплава Д16, крупнокристаллический ободок. Профиль из сплава АК6, отпрессованный через язычковую матрицу, крупнокристаллический ободок, зона сварки.

Образец 31 – штамповка из сплава Д16, крупнокристаллический ободок.

Образец 32 – штамповка из сплава АК8, разнозернистость структуры.

Образец 33 – штамповка из сплава АК6, дефекты: петли, прострел, выход волокна.

Глубоким травлением темплета поковки стали 34ХН1М выявлены флокены, транскристаллитные трещины в виде тонких зигзагообразных линий протяженностью 1 - 2 см. (образец 21, рис.3.9.). В местах скопления водорода возникают структурные и термические напряжения, которые приводят к образованию трещин. К флокенообразованию склонны легированные стали и углеродистые стали с содержанием углерода более 0,2%. Флокены часто возникают при деформации заготовок большого сечения.

Ликвационная неоднородность (участки, имеющие отличный от среднего химический состав) выявлена в поковке коленчатого вала из стали 35ХМ (образец 22, рис 3.10), макрозерно соответствует 3-4 баллу. Междендритные ликвационные зоны в слитках обычно обогащены фосфором и серой. Эти объемы более твердые и хрупкие,чем основной металл, поэтому в зонах ликвации при деформации могут образоваться трещины.

В слитках алюминиевых сплавов возникает большое многообразие макроструктур. Макроструктура слитков алюминия высокой чистоты столбчатая (образец 23, рис3.11.), технических сортов алюминия и алюминиевых сплавов мелкозернистая, равноосная (образец 24), либо смешанная, столбчатая и равноосная (образец 25, рис.3.12.). На формирование литого макрозерна влияют технология приготовления расплава и параметры литья: температура перегрева металла, скорость охлаждения при кристаллизации, материал формы, модифицирующие добавки. Значительное влияние на макроструктуру литого сплава оказывают легирующие элементы и добавки. В практике литейного производства алюминиевых сплавов для получения мелкокристаллической структуры вводят добавки титана, циркония до 0,1-0,2%.. В слитках серийных деформируемых алюминиевых сплавов, полученных полунепрерывным литьем: АД31, АМг6, АК6, Д16, В95 кристаллизуется мелкое зерно в основном с однородной структурой (образец 26, рис.3.13.).

 

Рис.3.9 Макроструктура темплета поковки стали 34ХН1М, флокены	Рис.3.10 Макроструктура темплета поковки стали 35ХМ, ликвационная неоднородность

 

Рис.3.11 Макроструктура слитка алюминия высокой чистоты А99	Рис.3.12 Макроструктура слитка сплава АД1

 

Слитки из высокопрочных сплавов, особенно большого сечения, склонны к образованию веерной, столбчатой структуры (образец 27, рис.3.14.). Веерная структура возникает в результате роста кристаллов в форме пластинчатых двойников, чему способствует высокий температурный градиент в жидкой ванне кристаллизующегося слитка. Неоднородность структуры, связанная с веерной кристаллизацией, сохраняется в деформированных полуфабрикатах. По плоскости двойников происходит разрушение при деформации слитка свободной ковкой. Веерная структура считается дефектной, если слитки предназначены для поковок и штамповок.

Светлые кристаллы - это участки алюминиевого твердого раствора, обедненные легирующими элементами из-за неравномерного перемешивания. В сплаве АД31 (образец 28, рис.3.15.) объемы со светлыми кристаллами содержат пониженное содержание магния. Светлые кристаллы имеют низкую прочность, твердость и пластичность. Для предупреждения появления светлых кристаллов необходимо повышение температуры литья и соблюдение технологии литья.

 

Рис.3.13 Макроструктура слитка сплава АМг6	Рис.3.14 Макроструктура слитка сплава В93, неслитина, веерная структура, трещина

 

В слитках алюминиевых сплавов встречается дендритная пористость, которая является следствием усадки (образец 29, рис.3.16.). Поры могут быть заполнены водородом. При нагреве слитков может возникнуть вторичная пористость, связанная с распадом пересыщенного водородом твердого раствора и перераспределением пор.

К дефектам макроструктуры слитков относятся также неслитины, трещины, неметаллические включения, грубые интерметаллидные включения. Дефекты литейного происхождения могут привести к расслоениям в деформированных полуфабрикатах.

 

 

Рис.3.15 Макроструктура слитка сплава АД31, светлые кристаллы	Рис.3.16 Макроструктура слитка сплава Al-Mg-Li, пористость

 

Макроструктура прессованных изделий из алюминиевых сплавов в продольных сечениях характеризуется волокнами, вытянутыми в направлении прессования. В поперечных сечениях волокна имеют вид мелких зерен, форма которых определяется конфигурацией прессованных полуфабрикатов. В процессе нагрева под закалку деформированных полуфабрикатов из сплавов Д16, АК6, АК8, Д1 проходит частичная рекристаллизация, а на периферии изделий возможна местная рекристаллизация, т.е. образование крупнокристаллического ободка (образец 30, 31,рис. 3.17.). Крупнокристаллический ободок, характерный дефект прессованных полуфабрикатов из сплавов с низким или средним содержанием марганца, связан с повышенной степенью деформации периферийных слоев и неравномерным распределением мелкодисперсных интерметаллидных частиц алюминида марганца, антирекристаллизаторов.

 

Рис.3.17 Макроструктура профиля из сплава АК6, крупнокристаллический ободок	Рис.3.18 Макроструктура штамповки сплава АК6, разнозернистость

 

Зона крупнокристаллического ободка массивных прессованных изделий имеет повышенную склонность к образованию трещин при закалке. Неоднородная структура приводит к существенному различию в прочности по сечению прессованных изделий (до 110 МПа).

Для поковок и штамповок из алюминиевых сплавов характерно резкое различие степеней деформации в различных зонах одного и того же изделия. Это обусловливает большую неравномерность структуры. В пределах одной штамповки могут быть участки нерекристаллизованной волокнистой структуры, мелких рекристаллизованных зерен, грубых рекристаллизованных зерен (образец 32, рис.3.18). Зоны крупнозернистой структуры носят название «ковочный крест». Крупнозернистая структура характеризуется низкими прочностными свойствами. Наличие разнозернистой структуры оказывает отрицательное влияние на усталостную и вибрационную стойкость изделий. Получение мелкозернистой структуры в штамповках достигается оптимальной формой и величиной исходных заготовок, количеством переходов, выбором точных температурных условий деформирования. Для качества штамповок большое значение имеет направленность волокна (вытянутых деформированных зерен) в соответствии с конфигурацией изделий. К дефектам несоответствия направления волокна с конфигурацией штамповки относят петли, выход волокна, прострел (образец 33). Наличие таких участков в штамповках снижает качество деталей, так как отдельные элементы будут ослаблены из-за несоответствия между направлением волокна и направлением максимальных нагрузок. Избежать появления дефектов можно правильным выбором переходов при штамповке, соблюдением технологии, оптимальным нанесением смазки.

 

Требования к отчету

 

1. Сформулировать цель работы.

2. Представить в порядке выполнения работы рисунки макроструктуры стали и алюминиевых сплавов.

3. Описать виды поверхностных и внутренних дефектов изделий и полуфабрикатов из сталей и алюминиевых сплавов, типы изломов, представленных в коллекции.

4. Привести данные по анализу макроструктуры слитков алюминиевых сплавов: размер макрозерна, характер структуры.

5. Сделать выводы о причинах дефектов в изделиях и полуфабрикатах, связав их с предложенными в коллекциях типами дефектов в изломах, макроструктуре и с внешним видом.