» » Выявление природы дефектов металла
24.01.2015

Одна из важнейших областей деятельности металловедов в промышленности — выявление природы дефектов металла, мест в технологической цепочке и причин возникновения брака (сталеплавильный или прокатный и др.). Это обширная и традиционная область работы металловеда, и его роль здесь определяющая.
Дефекты металла можно разделить по их происхождению (по переделам):
— сталеплавильного происхождения;
— прокатного происхождения;
— образовавшиеся при последующем переделе (например, при изготовлении труб).
В большинстве случаев задача металловеда сводится к определению происхождения и механизма образования дефекта.
К важнейшим характеристикам металла, определяющим его качество, относятся состояние поверхности, структура и сплошность. Дефекты поверхности, нарушения сплошности, отклонения от заданной микро- и макроструктуры слитка, проката и изделий могут быть связаны с процессом производства стали, ее разливкой, кристаллизацией слитка, условиями деформации, термической обработки, дальнейшим переделом (формовка, сварка и др.). Эти дефекты могут существенно влиять как на технологические характеристики металла (при последующей обработке), так и на эксплуатационные свойства.
Наличие дефектов определяется как совершенством технологии, так и степенью ее соблюдения. В задачи определения причин неудовлетворительного качества металлопродукции входит не только выявление дефектов металла, но и установление их природы и причин возникновения.
В литературе дается классификация дефектов по природным признакам. При установлении причин появления дефектов конкретных видов металлопродукции, кроме этого, следует учитывать:
— размеры дефектов и степень пораженности ими как отдельного изделия, так и партии, плавки;
— периодичность их повторения в пределах изделия, плавки, партии;
— частоту их появления в продукции разных партий из одной или разных марок стали, в том числе полученных от разных поставщиков;
— конкретные условия производства и переработки металла.
По природным признакам дефекты можно разделить на дефекты сталеплавильного, прокатного и последующего (например, трубного) переделов. Каждому дефекту присущи определенный внешний вид и расположение на поверхности или во внутренних слоях металла, форма и расположение структурных составляющих. Дефекты имеют характерные признаки, морфологические и генетические (структурные), которые выявляются при металловедческих исследованиях.
К характерным морфологическим признакам дефектов относятся:
— конфигурация на поверхности и в поперечном сечении;
— расположение и повторяемость в изделии;
— размеры;
— расположение и строение структурных составляющих и неметаллических включений.
К характерным генетическим признакам относятся:
— состав структурных составляющих вокруг дефекта;
— обезуглероживание;
— ликвация Р, S, As, Mn и других элементов;
— определенные неметаллические включения внутри дефекта, на его продолжении и вокруг него;
— науглероживание.
Для единого и правильного понимания природы дефектов и причин их появления важно также иметь единую терминологию. Терминология, связанная с дефектами и дефектообразованием, приведена в следующих стандартах: ГОСТ 1778. «Сталь. Металлографические методы определения неметаллических включений»; ГОСТ 10245. «Сталь. Методы испытаний и оценки макроструктуры»; ОСТ 1438-79. «Стали и сплавы. Макроструктура. Термины и определения»; ГОСТ 2601. «Сварка металлов. Термины и определения основных понятий»; ГОСТ 21014. «Прокат черных металлов. Термины и определения дефектов поверхности».
Важнейшей частью всех исследований и практической деятельности в этом направлении является анализ трансформации дефектов из заготовки в прокат.
Например, каждый дефект сляба в том случае, если он не удален, трансформируется в дефекты поверхности листового проката (за исключением случаев, когда его размер в направлении толщины проката невелик и он переходит в окалину при нагреве под прокатку).
Поперечные трещины по следам качания выкатываются в пленообразные дефекты (фактически это раскатанные трещины), иногда их называют μ-дефектами.
При наличии продольных трещин возникают узкие пленообразные дефекты — вытянутые вдоль направления прокатки на значительную длину.
Сетчатые и паукообразные трещины после прокатки имеют вид широкораскрытых развитых в различных направлениях грубых трещин.
Очень важно: четко определить вид дефектов, выявить источники и механизм их образования.
Возможна и постановка специальных экспериментов в условиях производства для изучения природы и трансформации дефектов слитка в дефекты проката. Например, методика «меченых» дефектов.
Важный вопрос, для выяснения которого требуется выявление природы дефекта, — в каком переделе, на какой стадии он возник. Обычно достаточно выявить, какой дефект образовался: дефект слитка, проката или последующего передела (в холодном состоянии). Вопрос обычно завершается проведением комплексных совместных исследований, разработкой и согласованием атласа дефектов.
На рис. 2.57 в качестве примера приведен ряд дефектов трубных сталей. Это направление деятельности подробно описано в ряде монографий.
Выявление природы дефектов металла