crack
1材料在應力或環境(或兩者同時)作用下產生的裂隙。分微觀裂紋和宏觀裂紋。裂紋形成的過程稱為裂紋形核。已經形成的微觀裂紋和宏觀裂紋在應力或環境(或兩者同時)作用下,不斷長大的過程,稱為裂紋擴展或裂紋增長。裂紋擴展到一定程度,即造成材料的斷裂。裂紋可分為:交變載荷下的疲勞裂紋;應力和溫度聯合作用下的蠕變裂紋;惰性介質中載入過程產生的裂紋;應力和化學介質聯合作用下的應力腐蝕裂紋;氫進入后引起的氫致裂紋。每一類裂紋的形成過程及機理都不盡相同。裂紋的出現和擴展,使材料的機械性能明顯變差。抗裂紋性是材料抵抗裂紋產生及擴展的能力,是材料的重要性能指標之一。
2 裂璺
3 瓷器在燒制時有意做成的像裂璺的花紋。
4 GB-T232-1988金屬彎曲試驗方法 附錄A 規定
微裂紋: 長度小於2mm, 寬度小於0.2mm;
裂紋;長度2-5mm, 寬度0.2-0.5mm;
裂縫:長度大於5mm, 寬度大於0.5mm;
開裂:全寬度上的裂縫
裂紋(crack)
一種鋼錠缺陷。裂紋按照在鋼錠上存在的部位,可分為表面裂紋(圖1)和內部裂紋(圖2)。表面裂紋於精整時用肉眼即可觀察到,其中的橫向裂紋能引起軋材拉裂,縱向裂紋能引起軋材劈裂;內裂紋只有在低倍檢驗或無損探傷時才可發現,它可引起軋材的內裂,嚴重時能造成軋材分層。裂紋按形成的時期,可分為熱裂紋和冷裂紋。前者是在鋼錠凝固過程中或凝固后不久,由於熱應力、鋼液靜壓力、錠殼收縮阻力和其他外力的作用而引起的;後者是在鋼錠冷卻到固態相變時,由於相變組織應力和熱應力的作用而引起。冷裂紋形成時有金屬響聲,故亦稱「響裂」。熱裂紋的斷口粗糙、無光澤;冷裂紋的斷口光滑、有金屬光澤。
裂紋
裂紋成因 鋼錠在應力作用下,局部的實際變形量超過其塑性極限時,引起局部斷裂,即成裂紋。熱裂紋與冷裂紋具有不同的應力來源和斷裂機理。
熱裂紋的成因 鋼在凝固以後的溫降過程中,在三個溫度區段中,呈現為脆性。鋼中化學成分,特別是含碳量,影響其高溫脆性的嚴重程度和脆性溫度範圍。通常,鋼在剛凝固后不久,就進入第1個脆性溫度區域。此時,鋼錠凝固坯殼由於冷凝收縮而趨向離開鋼錠模壁的支承,從而承受著內部鋼水的靜壓力拉伸作用。同時,模壁某些不平整處阻礙鋼錠坯殼的收縮,也會產生拉伸應力作用於局部坯殼。由於鋼正處在高溫脆性區域,這類應力所引起的坯殼局部變形,很容易超過鋼的允許最大變形量,從而產生表面裂紋。隨著溫度的下降,不久又會進入鋼的第2個高溫脆性區域。對於低碳鋼而言,1000~1100℃是第2脆性區域。此時,由於鋼錠中各點的溫度和溫度變化速率不一樣,引起熱應力,很容易使局部變形超過允許最大變形量,從而產生表面裂紋和內裂紋,或者是使已有的裂紋擴大。
冷裂紋的成因鋼中奧氏體的比容最小,鐵素體次之,馬氏體的比容最大。因此,隨著溫度
裂紋
下降,鋼中奧氏體分解時,伴隨有體積膨脹。這種膨脹受到周圍材料約束而產生的應力,稱為相變組織應力。同時,由於鋼錠內外層存在顯著的溫度差和溫度變化速率的不同,鋼錠各點的熱膨脹變形大小就不同,相互約束而引起應力,稱為熱應力。在相變組織應力和熱應力作用下,鋼錠的某些局部發生脆性斷裂,即成冷裂紋。
冷裂紋是合金鋼的主要缺陷,經常在850~600℃溫度範圍內奧氏體發生分解時產生。有時,在300℃以下,由於殘餘奧氏體分解,也能形成冷裂紋。
熱裂紋防止措施 熱裂是鋼錠在熱應力作用下,局部變形超過允許最大變形量而產生的。因此,增加鋼的高溫塑性,即改善鋼的高溫抗裂性,就是防止鋼錠產生裂紋的一個重要方面。為此,降低鋼中硫含量,適當增加鋼中錳含量,採用變質劑或其它工藝措施增加鋼錠中的等軸晶率,均可增加鋼的抗裂性,起到防止裂紋的作用。
此外,針對各種裂紋形成時的外因,也可有不同的防止措旋。
收縮阻礙裂紋 收縮阻力作用於鋼錠表面。引起各類表面裂紋:
(1)飛翅旁的面縱裂和角縱裂。由於錠模內壁開裂,鋼液滲入形成飛翅,阻礙局部凝殼冷凝收縮,致使其近旁產生的裂紋。因此應將錠模內壁的開裂修磨平,以防其引起鋼錠裂紋。
(2)表面龜裂。由於鋼錠模內壁龜裂,鋼液滲入產生網狀飛翅,從而局部阻礙冷凝收縮,致成網狀裂紋。其防止措施是,注意鋼錠模內壁的修磨和鋼錠模更新。
(3)下部橫裂。由於模底磚損壞,鋼錠模底孔被熔蝕粘鋼而阻礙鋼錠縱向冷凝收縮,致使鋼錠下部產生橫裂。此外,若鋼錠模內壁過於粗糙,也會阻礙鋼錠縱向收縮,導致橫裂。防止措施是注意安放好模底磚,加強錠模修磨管理。
(4)頭部橫裂。由於保溫帽內襯破損、安裝不當,或者是鋼水溢出鋼錠模,造成鋼錠懸挂,使其頭部在錠重的拉力作用下而產生橫裂。為防止這種橫裂,正確安裝和安放保溫帽,需注意保溫帽與鋼錠模間的密封連接,以防鋼水滲入縫隙后造成懸挂。同時澆注時不要溢鋼造成懸挂。
(5)底部飛邊裂紋。由於錠模與底盤接合不緊密,鋼水滲入形成飛邊阻礙底部收縮而產生。故需注意模底面修磨和列模操作良好。
(6)凸塊阻礙裂紋。由於模壁凹坑造成錠面凸塊,阻礙坯殼局部收縮,致成裂紋。需修磨平模壁上的凹坑。
(7)重皮鄰近裂紋。由於重皮對坯殼局部收縮的阻礙,產生收縮阻礙應力。同時由於在重皮邊緣處鋼水滲入不滿,形成表面凹坑,此處導熱惡化,坯殼較薄。故而在重皮鄰近處產生裂紋。為防止這種裂紋產生澆注時應恰當控制注速,變化緩慢、開澆穩定,防止重皮形成。
(8)黏模阻礙裂紋。由於模溫或注溫過高,造成坯殼粘模,阻礙收縮,致成裂紋。其防止措施是,合理控制模溫和注溫。
扁錠寬面縱裂 錠殼承受鋼水靜壓力時,其橫截面的每一個邊均似一個兩端固定而承受靜壓均布載荷的梁。其寬面上樑的兩支點跨度最大,故寬面中心所受拉應力最大,極易引起縱裂。為減小該處的拉應力,就要設法減小鋼錠寬面上受靜壓力支承點之間的距離。為此,對於一般扁錠,應控制寬厚比不大於3;對於大扁錠,可在寬面上設計幾條縱向凸筋,以增加模壁對坯殼的支點,減小支點之間的跨度。
軸心晶間裂紋 在錠心凝固時,鋼錠外層約束著心部的凝固收縮,產生拉力,致使錠心產生放射狀的裂紋。此時,若錠心鋼液的流動性不好,不能補流入已出現的裂紋,則裂紋將留存下來而成軸心晶間裂紋。含鉻量高的鋼種,諸如Cr5Mo、1Crl3、Crl7、Cr25、Cr27、18CrNiW等,導熱性差、高溫塑性差、流動性差,因而易產生這種裂紋。其防止辦法是,增大錠模錐度,以改善錠心凝固時鋼液補入的條件,從而充填消除軸心晶間裂紋。此外,加大鋼錠的加工壓縮比,也可促使軸心晶間裂紋彌合。
冷裂紋的防止措施 由於相變而發生的組織應力是引起冷裂紋的主要原因。因此,在冷卻過程中,相變體積膨脹愈小的鋼種則冷裂傾向愈小。故而萊氏體鋼和馬氏體鋼的冷裂傾向最大,珠光體鋼次之,鐵素體鋼較小;奧氏體鋼冷卻時無相變,基本不產生冷裂。為了防止冷裂,可以讓冷凝完畢的鋼錠緩慢冷卻,長時間保持較高溫度,保證奧氏體能充分分解成珠光體,以減小相變組織應力。在實際操作中,根據鋼種不同和鋼錠的大小不同,亦即根據其熱應力和相變組織應力的嚴重程度不同,可以採用不同的緩冷措施。
常用的緩冷措施有3種:
(1)模冷,即讓鋼錠留在已被加熱的錠模內慢慢冷卻后再脫模;
(2)坑冷,即將脫模的紅熱鋼錠堆入一個耐火材料砌成的保溫坑內緩慢冷卻;
(3)退火,即將脫模的紅熱鋼錠送入專用的退火爐,進行長時間退火,保證奧氏體組織完全分解成珠光體。
通常,針對不同鋼種和鋼錠大小,分別選用的措施有:
(1)珠光體鋼(含合金元素較少、含碳較低)採用模冷。
(2)珠光體鋼(含合金元素較多、含碳較高),小鋼錠採用模冷,大鋼錠採用坑冷。
(3)珠光體-馬氏體鋼,採用坑冷或退火。
(4)半鐵素體-半馬氏體鋼、含碳較少的馬氏體鋼,小鋼錠採用坑冷,大鋼錠採用退火。
(5)馬氏體鋼(含碳量較高)、萊氏體鋼,均應採用退火。
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