鍛件形成裂紋的組織分析
對裂紋的成因進(jìn)行組織分析,有助于了解形成裂紋的內(nèi)在原因,也是進(jìn)行裂紋鑒別的客觀依據(jù)。從大量的鍛件裂紋實例分析和重復(fù)試驗中可以觀察到,金屬材料的組織和性能是否均勻,對裂紋有重要影響。
1.對組織和性能比較均勻的材料
鍛造過程中,首先在應(yīng)力最大,先滿足塑性條件的地方發(fā)生塑性變形。在變形過程 中位錯沿滑移面運動,遇著障礙物,便會堆塞,并產(chǎn)生足夠大的應(yīng)力而產(chǎn)生裂紋,或由于位錯的交互作用形成空穴、微裂,并進(jìn)一步發(fā)展成宏觀的裂紋。這主要鍛件產(chǎn)生在變形溫度較低(低于再結(jié)晶溫度),或變形程度過大、變形速度過快的情況。這種裂紋常常是穿晶或穿晶和沿晶混合的,MB2鎂合金在低于再結(jié)晶溫度下變形時產(chǎn)生穿晶裂紋。但是由于高溫下原子具有較高的擴(kuò)散速度,有利于位錯的攀移,加速了恢復(fù)和再結(jié)晶,使變形過程 中已經(jīng)產(chǎn)生的微裂紋比較容易修復(fù),在變形溫度適宜、變形速度較慢的情況下,可以不發(fā)展為宏觀的裂紋。
2. 對組織和性能不均勻的材料
對組織和性能不均勻的材料,裂紋通常在晶界和某些相界面發(fā)生。這是因為鍛造變形通常是在金屬的等強(qiáng)溫度以上進(jìn)行的。晶界的變形較大,而金屬的晶界往往是冶金缺陷、第二相和非金屬夾雜比較集中的地方。在高溫下某些材料晶界上的低熔點物質(zhì)發(fā)生熔化,嚴(yán)重降低材料的塑性;同時,在高溫下周圍介質(zhì)中的某些元素(硫、銅等)沿晶界向金屬內(nèi)擴(kuò)散,引起鍛件晶界上第二相的非正常出現(xiàn)和晶界的弱化;另外,基體金屬與某些相的界面由于兩相在力學(xué)性能和理化性能上的差異結(jié)合力較弱。
鍛造所用的原材料通常是不均勻的。因此,高溫鍛造變形時裂紋主要沿晶界或相界發(fā)生和發(fā)展。