Nella produzione, lavorazione e applicazione di materiali metallici, le crepe sono un difetto comune che influisce gravemente sulle prestazioni e sulla durata dei materiali. La comparsa di crepe non solo ridurrà la resistenza, la tenacità e la durata a fatica del materiale, ma potrebbe anche causare incidenti di frattura, con conseguenti gravi rischi per la sicurezza. Pertanto, è importante distinguere e identificare accuratamente le crepe della materia prima, le crepe del trattamento termico e le crepe di forgiatura per garantire la qualità del prodotto, ottimizzare il processo di produzione e prevenire incidenti di sicurezza.
I. Crepe nella materia prima
1. Caratteristiche
Solitamente sono presenti crepe nella materia prima, con una varietà di forme, come linee rette, linee piegate, maglie o forme irregolari. Queste crepe possono essere causate da inclusioni, bolle, organizzazione irregolare o difetti di fusione nel processo di produzione della materia prima. Le crepe spesso mostrano un netto cambiamento di colore, come ossidazione, corrosione o colorazione, e la superficie delle crepe è relativamente ruvida, spesso accompagnata da piccoli frammenti o punte di crepe.
2. Genesi
Le cause delle cricche nelle materie prime sono complesse e varie:
- Processo di fusione inadeguato: controllo inadeguato della temperatura e del tempo di fusione, con conseguente distribuzione non uniforme degli elementi leganti, segregazione o inclusioni.
- Difetti di fusione: un controllo inadeguato della temperatura durante la fusione, stampi mal progettati o velocità di fusione elevate possono causare bolle di gas o inclusioni che non possono essere completamente ventilate, che possono svilupparsi in crepe.
- Stoccaggio e trasporto delle materie prime: lo stoccaggio prolungato in un ambiente umido, una movimentazione o una pressione di impilamento inadeguate possono portare alla concentrazione di stress all'interno delle materie prime, che possono portare a crepe.
3. Metodi distintivi
Le crepe nelle materie prime possono solitamente essere identificate mediante osservazione visiva, analisi microscopica metallurgica o ispezione a raggi X. Le crepe si trovano spesso all'interno o sulla superficie della materia prima e si differenziano notevolmente dall'organizzazione, dal colore e dallo stato superficiale del materiale.
II. Crepe da trattamento termico
1. Caratteristiche
La fessura del trattamento termico si trova nel processo di trattamento termico del materiale a causa della trasformazione organizzativa, della concentrazione dello stress o del cambiamento di temperatura che è troppo veloce e produce crepe. Queste cricche si presentano solitamente lungo i bordi dei grani o attraverso le caratteristiche di distribuzione dei cristalli e la direzione della cricca è spesso coerente con la direzione dello stress. La superficie delle crepe trattate termicamente è liscia, talvolta con colore di ossidazione.
2. Cause
La formazione di cricche da trattamento termico è legata ai seguenti fattori:
- Concentrazione dello stress: gli stress termici sono generati dalle variazioni di temperatura nel materiale durante il trattamento termico. Se all'interno del materiale sono presenti difetti o un'organizzazione non uniforme, ciò può portare alla concentrazione delle tensioni e alla formazione di crepe.
- Trasformazione dei tessuti: in alcuni metalli, durante un rapido riscaldamento o raffreddamento, la trasformazione dei tessuti può essere accompagnata da variazioni di volume, portando ad un aumento delle tensioni interne, che possono portare a crepe.
- Velocità di riscaldamento e raffreddamento: una velocità di riscaldamento, una velocità di raffreddamento o una scelta del mezzo di raffreddamento inadeguate possono portare a una distribuzione non uniforme delle tensioni interne nel materiale, con conseguente formazione di crepe.
3. Metodi distintivi
L'identificazione delle cricche da trattamento termico si basa solitamente sull'analisi al microscopio metallurgico, sull'osservazione al microscopio elettronico a scansione (SEM) e sui test delle proprietà meccaniche. Osservando la morfologia della fessura, la posizione e il rapporto con il tessuto, combinati con i parametri del processo di trattamento termico, è possibile giudicare il tipo di fessura in modo più accurato.
III. Forgiare crepe
1. Caratteristiche
La crepa di forgiatura si verifica nel processo di forgiatura del materiale a causa di deformazione irregolare, concentrazione di sollecitazioni o progettazione dello stampo e crepe. Queste crepe sono solitamente estese lungo la direzione di forgiatura e le crepe sono accompagnate da evidenti linee di flusso di forgiatura su entrambi i lati. La superficie delle crepe di forgiatura è ruvida, spesso con strati di ossido e pieghe di forgiatura.
2. Cause
Le principali cause di cricche da forgiatura includono:
- Deformazione non uniforme: durante il processo di forgiatura, il materiale viene deformato in modo non uniforme a causa della distribuzione non uniforme della temperatura, delle differenze nei tassi di deformazione o delle forme dello stampo progettate in modo improprio, con conseguente deformazione non uniforme e concentrazioni di stress.
- Problemi di progettazione dello stampo: il design dello stampo è irragionevole, ad esempio il raggio dell'angolo arrotondato è troppo piccolo, la distanza dello stampo è impropria o la selezione impropria dei materiali dello stampo, può portare a crepe nel processo di forgiatura.
- Funzionamento improprio: scarsa lubrificazione durante la forgiatura, temperatura troppo alta o troppo bassa, velocità di forgiatura troppo elevata, ecc., possono provocare crepe.
3. Metodi distintivi
L'identificazione delle cricche di forgiatura si basa solitamente sull'osservazione macroscopica, sull'analisi al microscopio metallurgico e sui test delle proprietà meccaniche. Osservando la forma della cricca, la posizione, la relazione con la linea di flusso di forgiatura e l'ossidazione all'interno della cricca, combinati con i parametri del processo di forgiatura, è possibile giudicare il tipo di cricca in modo più accurato.
In quarto luogo, il metodo di distinzione globale
Per distinguere con precisione tra cricche della materia prima, cricche da trattamento termico e cricche da forgiatura, è possibile utilizzare in modo completo i seguenti metodi:
1. macroosservazione: attraverso l'osservazione della forma, localizzazione, colore e stato superficiale della fessura, il giudizio iniziale sul tipo di fessura.
2. analisi al microscopio metallografico: utilizzando la microscopia metallografica per osservare la struttura organizzativa della cricca, il rapporto con il tessuto circostante e le caratteristiche dell'interno della cricca, per confermare ulteriormente il tipo di cricca.
3. Osservazione al microscopio elettronico a scansione (SEM): osservare la morfologia microscopica della fessura, le caratteristiche della superficie della frattura e la distribuzione degli elementi all'interno della fessura attraverso il SEM, che fornisce una base più accurata per il giudizio del tipo di fessura.
4. Test delle proprietà meccaniche: misurando le proprietà meccaniche quali durezza, resistenza alla trazione, resistenza allo snervamento e resilienza del materiale, combinate con la morfologia e la posizione delle crepe, analizzare in modo completo il tipo e la causa delle crepe.
5. Analisi dei parametri di processo: in combinazione con il processo di produzione delle materie prime, il processo di trattamento termico e i parametri del processo di forgiatura, analizza le possibili ragioni della formazione di crepe e fornisce indizi importanti per l'identificazione delle crepe.
