Classificazione e differenza delle crepe metalliche I

I Crepe da trattamento termico

Caratteristiche:

Morfologia: le crepe da trattamento termico sono spesso prodotte nella zona di trasformazione martensitica, quindi le loro crepe possono rompersi lungo il cristallo o rompersi attraverso il cristallo. Le crepe possono essere radiali, lineari o nette.

Posizione: le crepe tendono generalmente a formarsi sugli angoli acuti del pezzo in lavorazione, in corrispondenza di improvvisi cambiamenti nella sezione trasversale.

Sezione: La sezione di una crepa da tempra solitamente non è ossidata e può essere bianca, bianco opaco o rosso chiaro (ruggine causata dall'acqua durante la tempra).

Cause:

La formazione di crepe si verifica quando le elevate sollecitazioni generate durante la tempra sono maggiori della resistenza propria del materiale e superano il limite di deformazione plastica.

Potrebbe essere correlato a fattori quali una temperatura di riscaldamento e tempra troppo elevata e un raffreddamento troppo rapido.

Cause delle crepe dovute al trattamento termico

a. Qualità metallurgica del materiale:

Problemi metallurgici quali restringimento e gravi difetti di laminazione possono causare disomogeneità del materiale che aumentano il rischio di cricche da tempra.

Difetti metallurgici quali la segregazione macroscopica, la segregazione in soluzione solida, l'idrogeno in soluzione solida, i difetti di forgiatura e laminazione, l'intrappolamento di scorie, l'organizzazione di bande ferrite-perlitiche e l'organizzazione di bande di carburo possono agire da soli o in combinazione con sollecitazioni interne macroscopiche o microscopiche per causare cricche da tempra.

b. Contenuto di carbonio del materiale ed elementi di lega:

Un aumento del contenuto di carbonio ridurrà la resistenza alla frattura della martensite, aumentando così la tendenza alle cricche da tempra.

Anche gli elementi di lega quali Mn, Cr, V, Mo, ecc. aumentano la tendenza alla formazione di cricche da tempra con l'aumentare del loro contenuto.

Tuttavia, l'elemento B può migliorare efficacemente la temprabilità, mentre la giusta quantità di terre rare può ridurre l'attrito necessario per il movimento di dislocazione, riducendo la tendenza alla frattura fragile.

c. Condizioni del processo di tempra:

Un controllo improprio del metodo di riscaldamento e della velocità di riscaldamento, un riscaldamento non uniforme e una temperatura di tempra troppo elevata possono causare cricche da tempra.

Anche il metodo di raffreddamento mediante tempra non è appropriato, la velocità di raffreddamento è troppo rapida, il raffreddamento non uniforme e la scelta non corretta del mezzo di raffreddamento sono cause comuni.

Anche la tempra effettuata prima che il pezzo non sia preparato per il trattamento termico o un trattamento improprio, così come la tempra non effettuata tempestivamente, possono dare origine a cricche da tempra.

d. Dimensioni e forma del pezzo:

Gli angoli acuti del pezzo in lavorazione e le mutazioni della sezione trasversale sono soggetti alla formazione di cricche da tempra, perché questi punti sono soggetti a concentrazione di sollecitazioni.

Le parti di alberi di grandi dimensioni sono soggette a cricche indotte da stress termico se non vengono temprate durante la tempra.

e. Difetti interni:

Difetti presenti nel materiale, come bolle di vapore, inclusioni, linee sottili, punti bianchi, ecc., possono diventare fonte di crepe sotto l'azione dello stress del trattamento termico e gradualmente espandersi.

f. Fragilità intrinseca della martensite:

La fragilità intrinseca della martensite è la causa interna delle cricche da tempra e la sua struttura cristallina, la composizione chimica, i difetti metallurgici, ecc. avranno un effetto su di essa.

Le cricche da tempra sono il risultato di una combinazione di fattori e devono essere considerate e ottimizzate sotto diversi aspetti, come la scelta del materiale, il controllo del processo, la progettazione del pezzo, ecc., per ridurre il rischio di cricche da tempra.

II Forgiatura di crepe

Caratteristiche:

Morfologia: le cricche di forgiatura si formano ad alte temperature, le cricche sono relativamente spesse e generalmente si presentano sotto forma di strisce multiple, senza una punta fine, senza una direzione fine. A volte attorno alla cricca non è completamente decarburata ma semi-decarburata.

Posizione: spesso prodotto nell'organizzazione grossolana, concentrazione di stress o elementi di lega nella segregazione.

Sezione: la sezione della fessura può essere marrone scuro o addirittura avere l'aspetto di una pellicola di ossigeno, questo perché la fessura nella forgiatura si deforma per espandersi e venire a contatto con l'aria.

Cause:

Difetti della materia prima:

Ritiro residuo: pori o fori non completamente chiusi nella materia prima possono portare a una riduzione della resistenza del materiale durante il processo di forgiatura, facilitando la formazione di crepe.

Inclusioni nell'acciaio:

Le inclusioni non metalliche, la segregazione dei carburi e le inclusioni metalliche eterogenee nella materia prima possono indebolire la continuità del materiale e favorire la formazione di crepe.

Processo di forgiatura non corretto:

riscaldamento non corretto:

la temperatura di riscaldamento è troppo alta o troppo bassa, il che può portare a una distribuzione non uniforme delle sollecitazioni all'interno del materiale, che a sua volta produce crepe durante la forgiatura.

deformazione impropria:

il tasso di deformazione è troppo grande, la plasticità dell'acciaio non è sufficiente a resistere alla forma della pressione, facile da causare la rottura. Questa crepa si verifica spesso all'inizio della fase di forgiatura e rapida espansione.

raffreddamento non corretto dopo la forgiatura:

una velocità di raffreddamento troppo rapida o troppo lenta può portare alla concentrazione di stress interno nel materiale, innescando crepe.

trattamento termico non tempestivo:

Dopo la forgiatura, se il trattamento termico non viene eseguito in modo tempestivo e appropriato, le tensioni interne del materiale potrebbero non essere eliminate in modo efficace, aumentando così il rischio di cricche.

g. controllo improprio della temperatura:

Nel processo di riscaldamento e raffreddamento, se la temperatura non è adeguatamente controllata, può causare uno stress interno eccessivo nel materiale, innescando così delle cricche. Ad esempio, nel processo di tempra, se il raffreddamento è troppo rapido, possono verificarsi delle cricche da tempra.

h. Concentrazione dello stress del materiale:

Se nella forgiatura sono presenti aree di concentrazione di stress, come angoli acuti e mutamenti della sezione trasversale, quando lo stress supera la capacità del materiale, può causare delle crepe.