Nieciągłość materiałów metali odnosi się do nierówności i nagłych zmian wewnętrznej struktury, składu lub właściwości. W przypadkach analizy awarii stwierdzono, że wiele awarii jest spowodowanych nieciągłością materiałów. Nieciągłość struktur znajduje głównie odzwierciedlenie w dwóch aspektach: wadach wewnętrznych i nierówności organizacji:
Wady wewnętrzne:
Porowatość. Podczas procesów topnienia i odlewania metalu gazy, które nie uciekają w czasie, tworzą wnęki w metalu. Te porowatości zakłócają ciągłość metalu, zmniejszając jego skuteczny obszar obciążenia i prowadząc do zmniejszenia siły i wytrzymałości. Złącze spawane często zawierają różne stopnie i ilości porowatości.
Skurcz i skurcz: otwory utworzone w odlewie z powodu skurczu objętościowego metalu podczas procesu zestalania. Zwykle skoncentrowane w ostatniej zestalonej części odlewu sprawi, że struktura metalowa będzie nieciągła i zmniejszy właściwości mechaniczne i właściwości przetwarzania odlewu.
Pęknięcia: pęknięcia są pęknięciami, które tworzą się w metalach podczas przetwarzania lub stosowania z powodu stężenia stresu, zmęczenia, kruchości i innych czynników. Pęknięcia te są poważnymi wadami nieciągłości, które mogą działać jako źródła stężenia naprężeń, powodując pękanie materiałów metalowych pod naprężeniami znacznie poniżej ich ostatecznych limitów wytrzymałościowych, znacznie zmniejszając niezawodność i żywotność materiału.
Niejednorodna organizacja i wielkość ziarna: Materiały metalu składają się z wielu ziaren. Jeśli wielkość ziaren różni się znacznie, stopień deformacji o różnych rozmiarach ziarna jest różny pod siłą, a stężenie naprężeń jest łatwe do wystąpienia na granicach ziaren, co powoduje nieciągłość właściwości mechanicznych materiałów.
• Homogeniczny skład fazowy: Materiały metalowe mogą zawierać wiele faz, takich jak ferryt, cementit i perlit w stopach żelaza węglowego. Fazy te mają różne właściwości, a układ atomowy na ich interfejsach jest nieciągł. Gdy materiał jest poddawany sile lub ciepła, interfejsy te mogą stać się słabymi punktami, wpływając na ogólną wydajność materiału. • Cząstki lub fazy drugiej fazy: Materia obca druga faza pochodzą głównie z procesu zestalania wytopu metalu. Na przykład wydłużone inkluzje siarczku mogą fragmentować strukturę macierzy, znacznie zmniejszając właściwości boczne materiału.
Nieciągłość komponentów wynika przede wszystkim z segregacji: podczas zestalania metali nierównomierne szybkości chłodzenia i inne czynniki mogą powodować nierównomiernie rozmieszczenie elementów stopowych na szerokim obszarze. Na przykład w dużych wlejach mogą występować znaczące różnice w składzie chemicznym między dnem a górą, co może prowadzić do zmian właściwości materiału w różnych sekcjach, stanowiąc wyzwania dla późniejszego przetwarzania i używania.
Nie tylko nieciągłości w składzie i mikrostrukturze występują podczas wytopu i odlewania metali, ale także pojawiają się podczas późniejszych procesów roboczych i gorących na gorąco: • Podczas pracy na zimno: Ziarna metalowa deforma się, zwiększając gęstość zamieszania, co powoduje większą siłę i twardość. Ta zmiana wydajności jest nieciągła między obszarami przetworzonymi i nieprzetworzonymi, wpływając na późniejsze przetwarzanie i używanie. • Nierównomierne obróbka cieplna: jeśli materiały metalu są podgrzewane lub chłodzone nierównomiernie podczas obróbki cieplnej, może to prowadzić do niespójnych transformacji mikrostrukturalnych w różnych częściach materiału, co powoduje zmiany wydajności. Na przykład podczas gaszenia szybkość chłodzenia powierzchni i rdzenia części może się różnić, co prowadzi do wysokiej twardości powierzchni i niskiej twardości rdzenia, powodując nieciągłość wydajności.
