金屬材料引起失效的常見缺陷

引起失效的常見缺陷鑄態(tài)金屬組織缺陷鑄態(tài)金屬常見的組織缺陷有縮孔、疏松、偏忻、內裂紋、氣泡和白點等。1.縮孔金屬在冷凝過程中由于體積的收縮而在鑄錠或鑄件心部形成管狀（或喇叭狀）或分散的孔洞，稱為縮孔?？s孔的相對體積與與液態(tài)金屬的溫度、冷卻條件以及鑄件的大小等有關。液態(tài)金屬的溫度越高，則液體與固體之間的體積差越大，而縮孔的體積也越大。向薄壁鑄型中澆注金屬時，型壁越薄、則受熱越快，液態(tài)金屬越不易冷卻，在剛澆完鑄型時，液態(tài)金屬的體積也越大，金屬冷凝后的縮孔也就越大。2.疏松在急速冷卻的條件下澆注金屬，可避免在鑄錠上部形成集中縮孔,但此時液體金屬與固態(tài)金屬之間的體積差仍保持一定的數(shù)值，雖然在表面上似乎已經(jīng)消除了大的縮孔，可是有許多細小縮孔即疏松，分布在金屬的整個體積中。鋼材在鍛造和軋制過程中，疏松情況可得到很大程度的改善，但若由于原鋼錠的疏松較為嚴重、壓縮比不足等原因，則在熱加工后較嚴重的疏松仍會存在。此外，當原鋼錠中存在著較多的氣泡，而在熱軋過程中焊合不良，或沸騰鋼中的氣泡分布不良，以致影響焊合，亦可能形成疏松。疏松的存在具有較大的危害性，主要有以下幾種：（1）在鑄件中，由于疏松的存在，顯著降低其力學性能，可能使其在使用過程中成為疲勞源而發(fā)生斷裂。在用作液體容器或管道的鑄件中，有時會存在基本上相互連接的疏松，以致不能通過水壓試驗，或在使用過程中發(fā)生滲漏現(xiàn)象；（2）鋼材中如存在疏松，亦會降低其力學性能，但因在熱加工過程中一般能減少或消除疏松，故疏松對鋼材性能的影響比鑄件的小；（3）金屬中存在較嚴重的疏松，對機械加工后的表面粗糙度有一定的影響。.偏析金屬在冷凝過程中，由于某些因素的影響而形成的化學成分不均勻現(xiàn)象稱為偏析。偏析分為晶內偏析、晶間偏析、區(qū)域偏析、比重偏析。由于擴散不足，在凝固后的金屬中，便存在晶體范圍內的成分不均勻現(xiàn)象，即晶內偏析。基于同一原因，在固溶體金屬中，后凝固的晶體與先凝固的晶體成分也會不同，即晶間偏析。碳化物偏析是一種晶間偏析。在澆注鑄鍵（或鑄件）時，由于通過鑄型壁強烈的定向散熱，在進行著凝固的合金內便形成一個較大的溫差。結果就必然導致外層區(qū)域富集高熔點組元，而心部則富集低熔點組元，同時也富集著凝固時析出的非金屬雜質和氣體等。這種偏析稱為區(qū)域偏析。在金屬冷凝過程中，如果析出的晶體與余下的溶液兩者密度不同時，這些晶體便傾向于在溶液中下沉或上浮，所形成的化學成分不均勻現(xiàn)象，稱為比重偏析。晶體與余下的溶液之間的密度差越大，比重偏析越大。這種密度差取決于金屬組元的密度差，以及晶體與溶液之間的成分差。如果冷卻越緩慢，隨著溫度降低初生晶體數(shù)量的增加越緩慢，則晶體在溶液中能自由浮沉的溫度范圍越大，因而比重偏析也越強烈。.氣泡金屬在熔融狀態(tài)時能溶解大量的氣體，在冷凝過程中因溶解度隨溫度的降低而急劇減小，致使氣體從液態(tài)金屬中釋放出來。若此時金屬已完全凝固，則剩下的氣體不易逸出，有一部分就包容在還處于塑性狀態(tài)的金屬中，于是形成氣孔，則稱其為氣泡。氣泡的有害影響表現(xiàn)如下：（1）氣泡減少金屬鑄件的有效截面，由于其缺口效應，大大降低了材料的強度；（2）當鑄錠表面存在著氣泡時，在熱鍛加熱時可能被氧化，在隨后的鍛壓過程中不能焊合而形成細紋或裂縫；（3）在沸騰鋼及某些合金中，由于氣泡的存在還可能產(chǎn)生偏析導致裂縫。.白點在經(jīng)侵蝕后的橫向截面上，呈現(xiàn)較多短小的不連續(xù)的發(fā)絲狀裂縫;而在縱向斷面上會發(fā)現(xiàn)表面光滑、銀白色的圓形或橢圓形的斑點，這種缺陷稱為白點。白點最容易產(chǎn)生在銀、格、鎰作為合金元素的合金結構鋼及低合金工具鋼中。奧氏體鋼及萊氏體鋼中，從未發(fā)現(xiàn)過白點；鑄鋼中也可能發(fā)現(xiàn)白點，但極為罕見；焊接工件的熔焊金屬中偶爾也會產(chǎn)生白點。白點的產(chǎn)生與鋼材的尺寸也有一定的關系，橫截面的直徑或厚度小于30nlm的鋼材不易產(chǎn)生白點。通常具有白點的鋼材縱向抗拉強度與彈性極限降