1.Millä mekanismilla sulkeumat aiheuttavat halkeilua kylmävalssatuissa-keloissa?
Ydinmekanismi, jolla sulkeumat aiheuttavat halkeilua, on matriisin jatkuvuuden katkeaminen, josta tulee jännityksen keskittymisen lähde.
Stressipitoisuus: Ei--metallisten sulkeumien (kuten oksidien, sulfidien, silikaattien jne.) plastisuus on yleensä paljon pienempi kuin teräsmatriisin. Kylmävalssauksen tai myöhemmän leimauksen aikana inkluusion ja matriisin välisellä rajapinnalla esiintyy erittäin suuria jännityspitoisuuksia.
Mikrohalkeamien alkaminen: Kun jännitys ylittää rajapinnan sidoslujuuden, itse inkluusio murtuu tai irtoaa matriisista muodostaen mikrohalkeamia.
Halkeamien leviäminen: Jatkuvan ulkoisen voiman alaisena nämä mikrohalkeamat leviävät ja yhdistyvät. Varsinkin kun inkluusiot jakautuvat ketju{1}}tai nauhamaisesti, halkeamat leviävät nopeasti inkluusiokertymäaluetta pitkin, mikä johtaa lopulta makroskooppiseen halkeamiseen.
2. Mitkä ovat todellisia-esimerkkejä, jotka osoittavat, että sulkeumat voivat aiheuttaa kylmävalssattujen kelojen halkeilua tai rikkoutumista?
Kylmävalssausnauhan katkeaminen: Xinjiang Baosteelin kylmävalssaamoissa tapahtuneita nauhan katkeamisonnettomuuksia koskevat tilastot osoittavat, että raaka-aineongelmat (pääasiassa sulkeumat) aiheuttivat 88,6 % kaikista rikkoutumisesta. Elektronimikroskopia-analyysi paljasti, että murtumapinnalla olevien sulkeumien koostumus oli samanlainen kuin kiteyttimessä olevan muottivirtauksen koostumus, mikä vahvistaa, että rikkoutuminen johtui kuonan juuttumisesta jatkuvan valuprosessin aikana.
Reunavauriot: Terästehtaan kylmävalssatussa SPHC--perusmateriaalissa oli reunavaurioita. Tutkimukset paljastivat, että syynä oli korkea tyypin B (Al₂O3) -sulkeuma teräksessä, mikä johti mikro-halkeamiin laatan reunassa ennen valssausta. Nämä halkeamat repeytyivät ja laajenivat karkean valssauksen jälkeen.
Delaminaatiohalkeilu: Autotehdas ilmoitti delaminaatiohalkeilusta kylmävalssatuissa galvanoiduissa levyissä leimaamisen jälkeen. Tärkeimmät syyt olivat kuonan juuttuminen ja ihonalaiset sulkeumat. Näistä vioista tuli halkeamien alkupisteitä leimausjännityksen alaisena.
Taivutus ja kiertyminen hauras murtuma: Kylmävalssattu{0}}levy murtui hauras taivutuksen ja kiertymisen aikana, ja murtumapinta oli puhdas eikä plastista muodonmuutosta. Analyysi osoittaa, että syynä on suuri määrä Mg-Si-sulkeumia ja nauhallinen erottuminen sisällä, mikä häiritsee jyvien jatkuvuutta ja tulee murtuman alkamispisteeksi.
3. Minkä tyyppisillä inkluusioilla on suurin vaikutus halkeiluriskiin?
Hauraat sulkeumat (esim. Al2O3, TiN): Nämä sulkeumat ovat kovia ja niillä on huono plastisuus, mikä vaikeuttaa niiden muotoaan valssauksen aikana. Ne hajoavat helposti ja muodostavat ketjun kaltaisia -jakaumia, mikä vahingoittaa vakavasti matriisia. Tutkimukset ovat vahvistaneet, että korkea Al2O3-inkluusiopitoisuus on suora syy laattojen reunahalkeamiin.
Suuret komposiittisulkeumat (esim. kuonansulku): Nämä ovat suojaavia kuonaa, joka jää loukkuun jatkuvan valun aikana. Niillä on monimutkaiset koostumukset (sisältävät Ca, Na, K jne.), ne ovat yleensä suurikokoisia ja muodoltaan epäsäännöllisiä, ja niillä on erittäin huono sitoutuminen matriisiin, mikä aiheuttaa merkittävän vaaran.
Epämuodostuvat sulkeumat (esim. MnS): Vaikka MnS muotoutuu ja laajenee kuumatyöstön aikana, jos sen koko on liian suuri tai se muodostaa verkoston, se vähentää merkittävästi teräksen poikittaisplastisuutta, mikä johtaa reunan halkeilemiseen valssauksen aikana.
Kuplien ja inkluusioiden yhdistetyt viat: Kun teräsaihion pinnalla olevat kuplat repeytyvät valssauksen aikana, jos ne samanaikaisesti kiinnittyvät sulkeumiin, ne muodostavat kuoriutumisvirheen, joka on erittäin herkkä delaminaatiolle ja halkeilulle myöhemmän käsittelyn aikana.
4. Mikä on halkeiluriskin ja sulkeumien koon ja jakautumisen välinen suhde?
Kokovaikutus: Yleensä mitä suurempi inkluusiokoko on, sitä suurempi on halkeiluriski. Suuret sulkeumat ovat makroskooppisia vikoja, jotka vahingoittavat suoraan matriisia. Tutkimukset ovat osoittaneet, että jopa mikronin -kokoiset (1–10 μm) pallomaiset sulkeumat voivat muodostua väsymishalkeamien alkajiksi, jos ne sijaitsevat jännityskeskittymisalueilla (kuten pinnan alla).
Jakaumamorfologia: Inkluusioiden jakautumismorfologia on tärkeämpi kuin niiden absoluuttinen lukumäärä. Yksittäinen, eristetty, pieni sisällytys on suhteellisen vähemmän haitallinen. Kuitenkin, jos sulkeumat jakautuvat ketjuiksi, nauhoiksi tai ryhmiksi, ne muodostavat heikon pinnan, jota pitkin halkeamat leviävät helposti, mikä johtaa delaminaatioon tai hauraaseen murtumaan.
5.Kuinka havaita ja estää sulkeumien aiheuttamat halkeamat?
Havaitsemismenetelmät:
-Tuhoamaton online-testaus: Automaattisen pintavikojen havaitsemisjärjestelmän (kuten Parsytec) avulla nauhan pinnan sulkeumat, naarmut ja muut viat voidaan havaita reaaliajassa-ja jatkuvilla hehkutus- ja peittauslinjoilla, mikä antaa oikea-aikaiset varoitukset.
Offline-mikroskooppinen analyysi: Epäillyille inkluusioille käytetään pyyhkäisyelektronimikroskooppia ja energiadispersiospektroskopiaa mikroskooppisen morfologian havainnointiin ja koostumusanalyysiin. Tämä on luotettavin menetelmä sulkeumien luonteen ja lähteen määrittämiseen.
Ennaltaehkäisevät toimenpiteet (koko teräksenvalmistus-valssausprosessin läpi):
Teräksen valmistus ja jatkuva valuohjaus:
Paranna kiteyttäjän nestetason säädön tarkkuutta välttääksesi liialliset nestetason vaihtelut, jotka voivat johtaa suojaavan kuonan juuttumiseen.
Optimoi upotetun tulosuuttimen parametrit parantaaksesi virtauskenttää kiteyttimessä ja vähentääksesi kuonan juuttumista.
Vahvista kauhan hiontaa vaahdon ja inkluusioiden poistamisen edistämiseksi.
Laskun laadunvalvonta:
Suorita jatkuvavalettujen aihioiden pinta- ja sisäisiä laatutarkastuksia. Vialliset aihiot valmistetaan tai heitetään pois.