Напряжения и трещины в слитке

Напряжения и трещины в слитке [c.179]

Увеличение скорости теплоотвода при кристаллизации, как известно, способствует уменьшению неоднородности стального слитка. Однако разливка в медный водоохлаждаемый кристаллизатор сопровождается возникновением больших напряжений, и в случае недостаточно высоких механических свойств стали при температурах, близких к солидусу, появлением трещин в слитке. Разработанным нами методом вакуум-кристаллизации обнаружено влияние модификаторов на уменьшение напряжений в корке слитка, что приводит к предотвращению трещинообразования. [c.8]

Следует отметить, что трещины в слитке могут возникать при плотности дислокаций порядка 10 °—10" см . Локальное скопление дислокаций приводит к образованию трещин при наличии хрупких дисперсных фаз и полей напряжений, [c.105]

Скорости нагрева и охлаждения сталей при обработке давлением. Во избежание образования трещин (В слитках и заготовках вследствие термических напряжений и напряжений от неравномерных фазо-вых превращений, создающихся при неравномерном нагреве и охлаждении, скорости нагрева и охлаждения сталей при обработке давлением должны быть обоснованными. [c.78]

Наблюдения Н. В. Калакуцкого (1831 1889 гг.) над образованием трещин в слитках вызвали его интерес к научному обоснованию механизма возникновения внутренних напряжений в отливках и поковках, результатом чего явился выдающийся труд Н. В. Калакуцкого Исследование внутренних напряжений в чугуне и стали (1887 г.). [c.10]

Напряжения. Если поперечное сечение деформированного изделия имеет форму катушки (см. рис. 55, а), то возникают продольные внутренние растягивающие напряжения, так как более длинные и более широкие поверхностные слои вызывают растягивающие напряжения в средней плоскости изделия. Результатом может быть образование внутренних разрывов, особенно когда имеется осевая ликвация (ф. 581/3). и растягивающие напряжения, как и при холодной прокатке, можно уменьшить или даже превратить в сжимающие, применив большие валки и проходы с большим обжатием, если это позволяет обрабатываемость прокатываемой стали. Приведенные замечания справедливы также для ковки, в процессе которой возможно заваривание пор и внутренних трещин в слитке. [c.30]

Распространенным дефектом слитков являлось возникновение трещин как в процессе кристаллизации — кристаллизационные, или горячие, трещины, так и после затвердевания металла — холодные трещины [24, 25]. Образование трещин обусловлено возникновением при затвердевании внутренних напряжений из-за температурного градиента в сечении и по высоте слитка, что приводит к неравномерной по времени кристаллизации наружных и внутренних объемов металла. Считается, что возникновение горячих трещин связано с низкой пластичностью сплава в области твердожидкого состояния, а холодных — с низким относительным удлинением в затвердевшем состоянии. В первом приближении установлено, что горячие трещи- [c.262]

При протяжке плоские бойки позволяют получить относительно большой запас пластичности при ковке слитка по схеме квадрат—квадрат или квадрат—прямоугольник—квадрат. При ковке по такой схеме обеспечивается наибольшая глубина распространения деформации по сечению заготовки и создаются благоприятные условия для интенсивной проработки центральной зоны слитка. Непригодно применение плоских бойков при ковке по схеме круг—круг или при изменении схемы ковки (например, с квадрата на круг), так как в этом случае в заготовке возникают поперечные растягивающие напряжения, особенно при небольших степенях деформаций, приводящие к образованию продольных трещин в середине слитка. [c.510]

Возникновение трещин и так называемый развал слитков, часто наблюдаемые при ковке цветных сплавов под молотами на плоских бойках, объясняются тем, что при первых же ударах верхнего бойка происходит неравномерная деформация со свободным уширением перемещаемых объемов осаживаемого или протягиваемого металла. В результате этого вместе с поперечным перемещением металла возникают дополнительные (вторичные) растягивающие напряжения, и пластичность сплава падает, что и приводит деформируемый металл к хрупкому состоянию. [c.281]

Это особенно может быть при быстром нагреве высокоуглеродистых и легированных сталей (вследствие их малой теплопроводности), а также слитков и крупных заготовок вообще. Нагрев металла необходимо вести не только с определенной скоростью, пои по возможности равномерно со всех сторон. При неравномерном нагреве часть заготовки, обращенная к пламени, будет нагреваться быстрее опять появятся внутренние напряжения в металле, и это вторая возможная причина образования трещин в металле при нагреве. [c.153]

Температура печи при посадке холодного металла во многом определяет качество его нагрева. Посаженные в печь с высокой температурой слитки или толстые заготовки благодаря большой разности температур печи и металла получают как бы температурный удар. Возникшие при этом температурные напряжения могут привести к образованию трещин в металле. Следовательно, температуру печи при посадке металла необходимо устанавливать в соответствии с сортом стали и толщиной слитка или заготовки. [c.163]

Залитая нержавеющая плита препятствует свободной усадке закристаллизовавшегося металла, что приводит к возникновению значительных напряжений в теле слитка, особенно в слоях, прилегающих к плите. Поэтому в слитке иногда возникают продольные и поперечные трещины. [c.210]

Состояние поверхности заготовки определяет качество наружной поверхности готовой трубы, так как имеющиеся на ней пороки, как правило, остаются. Кроме того, вследствие больших напряжений, возникающих в металле при прошивке, поверхностные дефекты могут служить очагом концентрации напряжений и образования трещин. Наружные дефекты заготовки могут изменять свою форму и значительно увеличиваться в процессе дальнейшей прокатки. Поэтому на поверхности катаных заготовок и слитков не должно быть плен, закатов, трещин, раковин, заливин и остатков литников (на слитках), а также других дефектов. [c.15]

Холодные трещины возникают в слитке после окончания его затвердевания. Появляются холодные трещины при резком изменении температуры отливок или механических воздействиях, возникающих при обрубке слитков и резких ударах (например, при бросании). Поверхность холодных трещин чистая, светлая или с цветами побежалости. В отличие от горячих холодные трещины распространяются по зернам, а не по их границам. Располагаются они преимущественно в местах концентрации напряжений. [c.178]

Дефекты обработки давлением. Поверхностные и внутренние трещины могут появиться при прокатке, поковке, штамповке в результате возникновения значительных растягивающих напряжений не только в местах, ослабленных дефектами слитка, но и в зонах, не пораженных дефектами. Образованию трещин также способствуют термические напряжения, возникающие в результате неоднократных нагреваний и охлаждений металла при обработке давлением. Трещины могут быть одиночные и групповые, расположенные беспорядочно или идущие в определенном направлении. [c.178]

Усадка металла обусловливает еще появление микроскопических трещин по слитку вследствие возникновения напряжений в металле при затвердевании и последующем охлаждении и сокращении объема. Эти напряжения могут возникнуть, если слиток в силу каких-либо причин не может свободно сокращаться в объеме прч усадке или сокращается неравномерно. [c.179]

Известно, что в процессе нагрева деформируемые магниевые сплавы не претерпевают каких-либо фазовых превращений. Степень растворимости упрочняющих фаз также не может оказать существенного влияния на скорость и продолжительность нагрева этих сплавов. Высокая теплопроводность магниевых сплавов позволяет нагревать их перед деформацией с большой скоростью без опасения возникновения термических напряжений в слитках. При максимальном перепаде температур между центральной и наружными зонами 14°, который был установлен экспериментально для заготовок разных размеров, трещин обнаружено не было. Поэтому нагрев магниевых сплавов в практике кузнечно-прессовых цехов может быть допущен с высокой скоростью. Продолжительность выдержки металла в нем при данной температуре имеет для магниевых сплавов первостепенное значение. Она оказывает влияние не только на пластичность сплава, но главным образом на структуру и механические свойства деформированных полуфабрикатов. [c.216]

Опасным дефектом, могущим возникнуть в слитке, являются трещины. Образование трещин большей частью связано с возникающими в слитке внутренними напряжениями, обусловленными усадкой при затвердевании и сокращением объема при последующем охлаждении. Для стали внутренние напряжения увеличиваются за счет структурных превращений в твердом состоянии, на что особенное [c.188]

Наружные термические трещины (продольные и поперечные) имеют зигзагообразный вид. Они возникают при 500+600 °С в результате термических напряжений при недостаточной пластичности металла. Образование механических напряжений связано также с тем, что распад аустенита при охлаждении происходит с ростом объема металла. Способы борьбы медленная скорость охлаждения и прокатка горячих слитков. [c.352]

Внутренние (межкристаллитные) трещины образуются в результате внутренних напряжений в слитке, возникающих вследствие различной скорости охлаждения наружных и внутренних его слоев. Для предупреждения внутренних трещин рекомендуется [c.352]

Горячие трещины. Представляют собой разрыв зерен металла или сплава под влиянием термических напряжений, а также усадочных напряжений, возникающих в слитках при относительно высоких температурах. Трещины бывают продольные и поперечные, наружные и внутренние. Продольные трещины получаются при разливке перегретого металла или при несимметричном охлаждении слитка. Поперечные трещины (рис. 8) образуются, когда термическое сжатие металла встречает препятствие или когда застывшая корка металла не выдерживает гидростатического давления. Трещины обычно имеют окисленную поверхность и при дальнейшей обработке металла давлением в горячем состоянии не завариваются, что приводит к дальнейшему разрушению металла. [c.22]

Наиболее прочные алюминиевые сплавы принадлежат к системам А1—2п—Mg и А1—2п—Mg—Си. Разработка сплавов этой группы и их освоение в серийном производстве вызвали сначала огромные трудности, связанные со склонностью сплавов к коррозии под напряжением и растрескиванием слитков при непрерывном литье. Постепенно эти трудности были преодолены. Было показано, что склонность к образованию трещин при литье зависит от соотношения содержания примесей алюминия — железа л кремния. Если железа в сплаве содержится больше чем кремния, трещины. практически не образуются. Поэтому в случае необходимости в сплав специально вводится небольшое количество железа. Уточнение состава сплава по примесям и усовершенствование технологии литья позволяют получать без трещин слитки весьма больших размеров. [c.30]

Трещины напряжения образуются в слитках и деформированном металле при его переделах и имеют ряд разновидностей [c.269]

Микротрещины, которые обусловлены термическими напряжениями в первичных карбидах высокоуглеродистых сталей и в карбидах перлита в слитках из среднеуглеродистых или высокоуглеродистых сталей. Эти трещины часто возникают в зонах локальной неоднородности (темные полосы и междендритные сетки ликвации) образованию таких трещин способствует также водород. [c.25]

Монокарбид урана разливают в графитовые изложницы, которые для снижения термических напряжений в слитке, вызывающих трещины, подогревают до 800—1100° С в зависимости от конфигурации и веса слитка и конструкции пресс-формы [40, 58]. При затвердевании происходит усадка слитка, и это позволяет легко извлекать его из изложницы, причем толщина зоны взаимодействия монокарбида с графитом изложницы значительно меньше 1 мм [102]. Графитовая изложница служит от трех до шести раз при отливке монокарбида, не содержащего в структуре свободный уран. При отливке монокарбида, содержащего урановую фазу, изложница из-за значительного разъедания выдерживает одну, максимум две операции [103]. [c.176]

Таким образом, анализируя механизм формирования структурных зон в слитке и причины появления наиболее распространенных дефектов, можно наметить пути получения качественного слитка. Чем больше загрязнен металл, тем в большей степени свойства его зависят от величины зерна. Наилучшие свойства обеспечивает слиток с однородной плотной мелкозернистой структурой и равномерным распределением примесей и дислокаций по объему. В этом плане идеальной была бы равноосная мелкозернистая структура, при которой однородность рассредоточения примесей максимальна, а вероятность возникновения напряжений, связанных с различной ориентацией и зачастую превышающих силы сцепления [85], минимальна. Но практически получить слиток с подобной структурой удается в очень редких случаях. Легче регулировать соотношение структурных зон и величину зерна в каждой из них. Наружная зона замороженных кристаллов (если она образуется) из-за наличия поверхностных дефектов часто удаляется либо механическим путем, либо окислением в нагревательных колодцах. Центральная равноосная зона во многих случаях разнозерниста, загрязнена примесями и поражена пористостью. Для ее улучшения пытаются использовать различные методы воздействия на процесс кристаллизации слитка. Столбчатая зона более однородна, если границы кристаллов не обогащены хрупкими фазами. При направленной кристаллизации непрерывного плоского слитка можно получить однородную плотную столбчатую структуру. Желательно иметь тонкие кристаллы, приближающиеся к нитевидным (Е. И. Гиваргазов, Ю. Г. Костюк [84, с. 242—249]), с малой плотностью дислокаций, и чтобы границы их не были обогащены хрупкой составляющей. Чем тоньше столбчатые кристаллы, тем более равномерно распределены примеси в слитке. При помощи модификаторов можно получать слитки, состоящие из тонких столбчатых кристаллов, регулировать соотношение зон и величину зерна в них. Модифицирование, кроме того, оказывает влияние на дегазацию и повышение механических свойств, что приводит к уменьшению пористости и трещин в слитке. [c.106]

Первый период, с точки зрения образования трещин, является наиболее ответственным, так как при нагреве в области низких температур возникают а) тепловые напряжения в результате температурного перепада, т. е, разницы температур по сечению б) напряжения, возникающие в связи со структз рными превращениями и изменениями объема металла в) начальные напряжения, которые возникают в слитках при их отливке и последующем охлаждении. Каждое в отдельности или сумма этих напряжений приводят к образованию наружных трещин, а иногда и внутренних трещин в виде скворечников . [c.125]

Внутренние напряжения и трещины и наружные пороки слитков. Очень резкая разница в охлаждении частей слитка, особенно в случае нек-рых сложных С., может вызвать высокие внутренние напряжения и продольные (как внешние, так и внутренние) трещины. Поэтому еще неостывшие слитки помещают для равномерного остывания в колодцы при этом происходит выравнивание внутренних напряжений, особенно при переходе через критич. интервал. Иногда в слитке происходят поперечные трещины, когда сжатие его встречает препятствие или когда застывшие корки не выдерживают гидростатнч. давления. К числу внешних дефектов слитков относятся пригоревшие к его поверхности земля, огнеупорные материалы, песок, заливины, завороты, плены, трещины и пр. [c.392]

Большая разница в толщине корки слитка сохраняется на расстЬяний 1000 мм от головной части. Неравномерное нарастание корки по длине слитка свидетельствует о его деформации в продольном и поперечном направлениях. В тонкостенных участках корки под действием напряжений и гидростатического давления могут возникать трещины, через которые просачивается расплав, что приводит к зависанию слитка в кристаллизаторе и в некоторых случаях к авариям. В связи с этим скорость вытягивания слитка приходится рассчитывать на минимальную толщину затвердевшей корки, что ограничивает производительность процесса непрерывного литья, особенно с увеличением сечения слитка. [c.88]

И. И. Новиков [91] разделяет горячие трещины на кристаллизационные и полигонизационные. Микросъемкой кристаллизующегося металла показано, что при полигонизации границы зерен пересекают дендритные оси и межосные участки и имеют вид тонких трещин. В. А. Мовчан 92] объясняет возникновение полигони-зационных границ образованием стенок дислокаций, которые выстраиваются яод влиянием усадочных и термических напряжений при температуре ниже солидуса. И. И. Новиков показал, что при нагреве алюминиевого сплава выше солидуса в первую очередь оплавляются границы зерен. Можно предположить, что при кристаллизации слитка на границах дендритов и зерен также могут возникать жидкие прослойки за счет ликвации легкоплавких примесей. Расчетом работы образования трещин в зависимости от поверхностной энергии на границе фаз установили, что в кристаллизующемся слитке, когда границы зерен соприкасаются с жидкой прослойкой, работа образования трещины минимальна. [c.104]

Дефекты металла в виде трещин и пористости снижают его свойства, являются сильными концентраторами напряжений и служат очагами разрушения изделия. Повышенное содержание газов в стали является причиной возникновения неметаллическх включений. Кроме того, резко выраженная транскристаллическая макроструктура слитков с зоной столбчатых кристаллов вблизи наружной поверхности создает значительную анизотропию свойств. Поэтому правильному выбору основных параметров ковки слитков и режиму выплавки должно уделяться в равной степени одинаковое внимание. Поглощение при выплавке кислорода, азота и водорода—одна из причин пониженной жаропрочности стали и плохой деформируемости. Кислород, взаимодействуя с расплавленным металлом, образует труднорастворимые тугоплавкие окислы хрома, алюминия и титана. Эти окислы при застывании обволакивают кристаллы металла. [c.504]

Самым благоприятным условием при jSOBKe в вырезных бойках является профиль, который обеспечивает контакт с заготовкой по максимальному периметру поперечного сечения, т. е. С радиусом выреза бойков, близким К радиусу слитка. Напряженно-деформированное состояние при этом обеспечивает заготовке схему всестороннего сжатия, исключающую образование трещин в середине слитка. Но ввиДу того, что такие бойки пригодны лишь для ковки заготовок только одного размера, устанавливается оптимальный диапазон диаметров заготовок для вырезных бойков с определенным R. Технологический ряд диаметров определяется из условия Ren > ( сл ч Rq — радиусы соответственно слитка и бойка) с ограничением верхнего предельного радиуса слитка. [c.511]

Резкие аномалии параметров решетки, наблюдаемые в кристаллах НБС стехиометрического состава, приводят, по-видимому, к возникновению значительных внутренних напряжений в объеме кристаллического слитка, которые в свою очередь ведут к появлению трещин. В этом смысле избыток ниобия следует считать благоприятным фактором, так как при нем имеют место лишь плавные изменения параметров и, следовательно, реализуется более однородное распределение напряжений в объеме кристаллической були, что понижает вероятность возникновения трещин. Действительно, экспериментально установлено, что стехиометрические кристаллы НБС сильнее подвержены растрескиванию, чем кристаллы, выращенные иэ распла- [c.151]

I При ковке и штамповке в недогретых или неравномерно прогретых по сечению крупных заготовках и слитках появляются большие внутренние напряжения, которые могут привести к образованию разрывов в осевой зоне металла. Такие трещины часто имеют форму креста (рис. 25, а) или полости (рис. 25, б). Частичный недогрев заготовки может привести при последующей штамповке к браку по незаполнению ручья, т. е. поковка получается недооформленной и из нее нельзя получить годную деталь. [c.43]

Поверхностные слои металла, нагретые до более высокой температуры, расширяются больше. Однако расширение поверхностных слоев притормаживается соседними внутренними слоями, которые при этом будут растягиваться за счет расширения наружных. В результате такого взаимодействия наружные слои металла при нагреве будут испытывать сжимаюш,ие напряжения, а внутренние— растягиваюш,ие. Такого рода напряжения, возникаюп ие вследствие неравномерного нагрева,называются температурными напряжениями. Они тем больше, чем больше разница температур в различных частях материала заготовки или слитка. При большой разнице температур внутри материала температурные напряжения могут настолько возрасти, что в отдельных местах разорвут заготовку или слиток. Вот одна из возможных причин образования трещин в металле при нагреве. [c.153]

Равномерность нагрева. Перед выдачей металла из печи дается некоторая выдержка для выравнивания температуры по сечению нагреваемого изделия. Необходимость равномерного нагрева диктуется несколькими причинами. При однобоком нагреве возможно образование свертышей при прокатке прокатанный металл изгибается дугой или винтообразно. При непрогретой середине слитков могут возникнуть внутренние разрывы в металле, так как более нагретые наружные слои стремятся при прокатке больше вытянуться, чем внутренние, в которых вследствие этого возникают растягивающие напряжения, могущие привести к образованию внутренних разрывов и полостей так называемых скворечников . Скворечники возникают во время прокатки в слитках малопластичных сталей в тех случаях, когда образующиеся при нагреве внутренние поперечные трещины выходят на две или четыре грани слитка. При нагреве заготовок скворечники не образуются. [c.287]

Часто эти причины бывают случайного характера выемки или выступы на стенках изложницы или формы неудачной конструкции приварка металла к изложнице в отдельных местах выплески металла за край, вызывающие при быстром затвердевании провисание всего слитка и т. п. Особенно легко подобные трещины могут получиться в наружной корке, когда она еще тонка но и во вполне затвердевщем слитке подобные трещины могут возникать от напряжений, обусловленных усадкой не только при затвердевании, но и при последующем сокращении объема при охлаждении твердого слитка. В последнем случае особенно важна скорость охлаждения, при которой создается разность изменения объема между наружными и внутренними зонами слитка, вызывающими напряжения, аналогичные напряжениям, получающимся при закалке образцов (см. далее 105). В сплавах, испытывающих превращение в твердом состоянии (как, например, в стали), к этим напряжениям от температурного перепада в слитке могут прибавляться еще и напряжения от объемных изменений при. фааовых превращениях в связи с быстрым охлаждением следовательно, трещины могут получиться в результате суммарного воздействия напряжений как усадочного, так и фазового происхождения. [c.180]

Как указывалось ранее, целесообразнее подвергать отжигу и гомогенизации горячие слитки, задерживая их охлаждение после от ливки в определенных интервалах температур. Отжиг и гомогениза ция горячих слитков резко сокращают расход топлива и продолжи тельность операции, обеспечивая вместе с тем повышение однород ности структуры и уменьшение пороков (напряжений, флокенов трещин) (см. стр. 91). [c.144]

Трещяиы (рис. 3.2.8) представляют собой нарушения сплошности в виде разрывов металла. Образование трещин в непрерывном слитке связано с напряжениями, возникающими в процессе его формирования, и обусловлено пониженной прочностью и пластичностью металла в различных температурных интервалах. При формировании непрерывного слитка могут возникать различного вида напряжения - термические, усадочные, адгезионные - как результат действия различных механических нагрузок, вызванных трением в кристаллизаторе, обжатием валков, разгибом слитков на радиальных установках, многократными фажвыми превращениями. в определенных участках. На поперечных темплетах слитков трещины выявляются в виде отдельных широких скоплений. [c.260]

Форма бойков. Данные многих исследователей и опыт работы заводов [21, 23, 24] подтверждают, что технологическая пластичность стали при ее деформации свободной ковкой может быть изменена и значительно повышена путем правильного выбора формы и размера бойка, т, е. путем выбора наиболее благоприятной схемы напряженного состояния металла в момент его деформирования, В подтверждение этого в табл. 106 приведено изменение состояния пластичности слитка из хромоннкельмолибдено-вой стали типа 25—16—6 при ковке бойками различной формы. Из таблицы видно, что максимальное развитие трещин происходит при вытяжке слитков плоскими бойками. Нецелесообразно производить вытяжку высоколегированных сталей и в комбинированных бойках (верхний — пло. ский, нижний — вырезной). Наиболее благоприятные условия обеспечиваются при ковке в бойках, имеющих радиус выреза, равный радиусу слитка. В этом случае вытяжка происходит при боковом давлении стенок иргструмента на металл, исключающем образование растягивающих напря- [c.373]

Исключение в слитке трещин, обусловленных температурными напряжениями, требует выбора рациональных режимов вторичного охлаждения, особенно для сплавов с пониженной трещи ноустойчивостью. Обоснованный выбор рациональных способов интенсификации процесса и рациональных режимов вторичного охлаждения может быть осуществлен только при комплексном учете важнейших х ар акте- [c.647]

Изменение режима работы дуги оказывает сущ,ественное влияние на состав и структуру 1ЛЧ. Перегрев ванны приводит к выделению в слитке свободного урана, обрыв дуги — к образованию УгИд по границам зерен, сопровождающемуся появлением трещин. Для устранения случайно образовавшихся включений НзЫд рекомендуется отжиг отливки иЫ при температуре выше температуры разложения иаКд (например, при 1600° С в течение 8 ч при давлении азота 3-10 мм рт. ст.). Параметры режима плавки по существу не изменялись напряжение 100 в, сила тока 150 а, давление азота около 20 атм. Таким путем были получены не только качественные отливки поликристаллического иМ плотностью 99—100% теоретической, но и монокристаллы. Однако выход годного продукта и колебание содержания азота в слитках не приводились. Недостатки метода — образование крупного зерна. [c.320]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...