Короткі теоретичні відомості

Рівень промислового розвитку передових країн на сучасному етапі характеризується не тільки обсягом виробництва та асортиментом продукції, що випускається, але і показниками її якості. Різні дефекти дуже сильно впливають на якість і властивості металевих виробів, тому необхідно контролювати їх якість, для чого розроблені різноманітні методи контролю.

Контролю підлягають системи літаків, ракет, підводних і надводних кораблів, імітатори космічного простору, термоядерні установки, сховища газу і нафтопродуктів, і разом з тим герметизуються малогабаритні вироби масового виробництва, що випускаються хімічної, електронної, харчової, автомобільної та багатьма іншими галузями промисловості.

Велика розмаїтість випускаються промисловістю об'єктів, що розрізняються по конструкції і застосовуваних матеріалів і робочим середах, по терміну служби і зберігання, масовості випуску, умов експлуатації та іншим параметрам, вимагає розвитку різних методів і апаратури контролю, що відрізняються призначенням, фізичної сутністю, чутливістю, швидкодією і т . п.

Виявлені дефекти в залежності від можливого впливу їх на службові властивості деталі можуть бути критичними, значними і малозначними. При класифікації враховують характер, розміри, місце розташування дефекту на деталі, особливості деталей та виробів, їх призначення, умови використання (експлуатації).

Дефект називається кожне окреме невідповідність продукції вимогам, встановленим нормативно-технічної документації, т. е. це відхилення від передбачених технічними умовами якості готового металовироби або напівпродукту, частково або повністю порушена сукупність властивостей виробу даного виду (хімічний склад, структура, суцільність), якими визначається його споживча цінність.

Критичним називається дефект, при наявності якого використання продукції за призначенням неможливо або виключається через невідповідність вимогам безпеки або надійності.

Значний – дефект, який суттєво впливає на використання продукції за призначенням і (або) на її довговічність, але не є критичним

Малозначний – дефект, який не робить такого впливу.

Залежно від лінійних розмірів () розрізняють три види дефектів металу:

• макродефекти (> 50 мкм);

• мікродефекти ( = 10-50 мкм);

• субмікродефекти ( <10 мкм).

Макродефекти виявляються візуально (на поверхні деталей і напівфабрикатів), макрошліфах, хімічно оброблених поверхнях, на поверхні макроізломов.

Мікродефекти виявляються при вивченні мікрошліфів і мікроізломов за допомогою світлових мікроскопів.

Субмікродефекти можуть бути виявлені тільки при електронно-мікроскопічному аналізі.

За природою виділяють дефекти металу:

• поверхневі;

• несплошності різних форм і розмірів;

• включення небажаних фаз неприпустимої форми і розмірів;

• спотворення геометричної форми;

• невідповідність технічним умовам середнього та локального хімічного складу по основним легуючим елементам і домішок, включаючи лікваційну неоднорідність.

Дефекти типу порушення суцільності: раковини, тріщини, розшарування, пори. Відхилення розмірів – довжини, ширини, висоти, діаметра, товщини стінки, а також товщини покриття і глибини поверхневого шару (загартованого, зневуглецьованого).

За походженням дефекти виробів поділяють на:

• виробничо-технологічні (металургійні та неметалургійні дефекти);

• експлуатаційні.

Металургійні дефекти виникають при литві і прокатці, а також при виготовленні і ремонті деталей (зварювання, пайка, склеюванні, клепання, механічна, термічна та інші види обробки, нанесення гальванічних покриттів). Їх поділяють на 4 види:

1. дефекти ливарного походження (гарячі і холодні тріщини, раковини, пористість, ліквація);

2. дефекти деформаційного походження (тріщини, міхури, порожнини, розшарування, смугастість тощо);

3. дефекти порошкової технології (включення сторонніх металів, неметалеві включення, пористість, несплошності тощо);

4. дефекти термічної обробки (перегрів, перепал, зневуглецювання, тріщини, викривлення та ін.)

Неметалургійні дефекти утворюються при виготовленні деталей і виробів з фасонних виливків і деформованих напівфабрикатів (дефекти зварювання та пайки, механічної обробки, термін, обробки).

Експлуатаційні дефекти виникають після деякого напрацювання вироби в результаті втоми металу деталей, корозії, зношування, а також неправильного технічного обслуговування і експлуатації.

Також під дефектом розуміють порушення періодичного розташування (чергування) часток (атомів, іонів, молекул) у кристалічній решітці металу або сплаву, що змінює їх фізичні та інші властивості:

• внутрішній дефект – залягає на глибині> 1 мм від поверхні;

• дефект кристалічної решітки – порушення закономірного періодичного розташування матеріальних частинок (атомів, іонів, молекул) по вузлах просторової решітки кристала.

Дефекти кристалічної решітки поділяють на:

• точкові;

• лінійні;

• поверхневі.

Точкові дефекти мають розміри по всіх напрямах не більше декількох атомних діаметрів. До точкових дефектів відносяться вакансії, міжвузольні атоми, домішкові атоми і їхні комплекси.

Лінійні дефекти мають атомні розміри в двох вимірах, а в третьому вони значно більшого розміру, який може бути порівняємо з довжиною кристалу. До лінійним дефектів відносяться дислокації, ланцюжки вакансій і міжвузольний атомів.

Поверхневі, в окремому випадку плоскі, дефекти мають атомні розміри тільки в одному вимірі. До поверхневих дефектів відносяться кордону зерен, субзерен і двійників, дефекти упаковки, антифазні кордони.

Перелік дефектності матеріалів і виробів:

• критичний дефект – дефект такого розміру, перевищення якого при цьому додатку напруг призводить до спонтанного руйнування вироби;

• незворотний дефект термічної обробки – комплекс небажаних структурних і фазових змін при термічному впливі, яке неможливо усунути повторної термічною обробкою (наприклад, окислення або розплавлення меж зерен в сталі при пережоге);

• оборотний дефект термічної обробки – комплекс небажаних структурних і фазових змін при термічному впливі, які можуть бути усунені повторної термічною обробкою (наприклад, формування крупного зерна в сталі при перегріві);

• поверхневий дефект – на поверхні виробу;

• підповерхневий дефект – на глибині 0,5 – 1,0 мм від поверхні виробу;

• дефект прокатки – дефект поверхні або форми металу, що утворюється при прокатці;

• радіаційний дефект – точковий дефект кристалічної решітки - результат її опромінення частинками високої енергії;

• дефект розливання – дефект металу, обумовлений порушенням технології розливання;

• дефект упаковки – порушення чергування щільноупакованими атомних шарів в кристалічній решітці.

• дефект форми – відхилення форми вироби від заданої технологічними умовами (наприклад, кривизна, неплощинність, серповидність).

Порядок виконання роботи

1. Вивчити теоретичні відомості.

2. Описати аналіз дефектів виробів.

3. Перерахувати дефекти металу.

4. Визначити вплив дефекту на властивості виробу.

Зміст звіту

1. Найменування роботи, цілі та перелік дефектності виробів.

2. Основні положення теоретичних відомостей.

3. Процес аналізу виробів на дефектність.

4. Висновок.

Контрольні питання

1. Які існують дефекти металу?

2. Перерахувати дефекти кристалічної решітки.

3. Перерахувати металургійні дефекти.

4. Які існують точкові дефекти?

Література: [2-8].

Лабораторна робота № 3