El agrietamiento de los metales es un proceso complejo en el que intervienen diversos factores. A continuación se enumeran algunas de las principales causas:
- Factores del propio material: la composición química y la organización metalográfica afectan directamente a la tenacidad al impacto del metal, como el carbono, fósforo, azufre y otros elementos aumentan y reducirán la tenacidad al impacto.
- Proceso de tratamiento térmico: un proceso de tratamiento térmico inadecuado, como temple, revenido, etc., puede provocar cambios en la microestructura y las propiedades del material, afectando así su tenacidad.
- Defectos internos: inclusiones, segregaciones, burbujas, grietas internas y otros defectos dentro del material reducirán significativamente su tenacidad al impacto y se convertirán en un punto de concentración de tensión.
- Preparación de la muestra y condiciones de prueba: la dirección de muestreo de la muestra, la geometría de la entalla y la calidad del procesamiento, la temperatura de prueba, etc. tendrán un impacto en la tenacidad al impacto.
La fisuración de los metales es una de las principales causas de fallo en muchas estructuras, especialmente en componentes sometidos a grandes tensiones o cargas elevadas. A través del análisis de grietas se pueden detectar a tiempo posibles problemas de fisuración, evitando así accidentes de seguridad provocados por fallos estructurales, como fracturas, fugas, derrumbes, etc.
El análisis de grietas ayuda a comprender la causa, la velocidad de expansión y la vida útil restante de las grietas. Al tomar las medidas de reparación o mantenimiento adecuadas, se puede ralentizar la expansión de las grietas, lo que prolonga la vida útil de las piezas metálicas y reduce los costos de reemplazo y reparación.
Clasificación y diferenciación de grietas metálicas.
Grietas por tratamiento térmico
Características:
Morfología: las grietas por tratamiento térmico se producen a menudo en la zona de transformación martensítica, por lo que sus grietas pueden agrietarse a lo largo del cristal o agrietarse a través del cristal. Las grietas pueden ser radiales, lineales o en red.
Ubicación: Las grietas generalmente tienden a formarse en las esquinas afiladas de la pieza de trabajo, en cambios repentinos en la sección transversal.
Sección: La sección de una grieta por temple generalmente no está oxidada y puede ser de color blanco, blanco opaco o rojo claro (óxido de agua causado por el temple).
Causas:
El agrietamiento se produce cuando las grandes tensiones generadas durante el temple son mayores que la propia resistencia del material y superan el límite de deformación plástica.
Puede estar relacionado con factores como una temperatura de calentamiento de enfriamiento demasiado alta y un enfriamiento demasiado rápido.
Causas de las grietas por tratamiento térmico
a. Calidad metalúrgica del material:
Problemas metalúrgicos como contracción y defectos graves de laminación pueden provocar inhomogeneidades en el material que aumentan el riesgo de grietas por temple.
b. Contenido de carbono del material y elementos de aleación: un aumento en el contenido de carbono reduce la resistencia a la fractura de la martensita, aumentando así la tendencia a las grietas por temple.
c. Condiciones del proceso de temple:
El método de calentamiento de temple y el control inadecuado de la velocidad de calentamiento, el calentamiento desigual y la temperatura de temple demasiado alta pueden provocar grietas en el temple.
d. Tamaño y forma de la pieza de trabajo:
Las grietas por temple se forman fácilmente en las esquinas agudas de la pieza de trabajo y en los cambios repentinos en la sección transversal, porque estos lugares son propensos a la concentración de tensiones. Las piezas de eje grandes en temple, si no se templan, son propensas a grietas inducidas por tensión térmica.
e. Defectos internos:
Los defectos existentes en el material, como burbujas de vapor, inclusiones, líneas capilares, manchas blancas, etc., pueden convertirse en una fuente de grietas bajo la acción del estrés del tratamiento térmico y expandirse gradualmente.
f. Fragilidad intrínseca de la martensita:
La fragilidad intrínseca de la martensita es la causa interna de las grietas por temple, y su estructura cristalina, composición química, defectos metalúrgicos, etc. tendrán un efecto sobre ella.
Grietas en la forja
Características:
Morfología: las grietas de forja se forman a altas temperaturas, las grietas son relativamente gruesas y generalmente existen en forma de múltiples tiras, sin una punta fina, sin una dirección fina. A veces alrededor de la grieta no está completamente descarburada sino semidescarburada.
Ubicación: A menudo se produce en la organización gruesa, concentración de tensiones o elementos de aleación en la segregación.
Sección: la sección de la grieta puede ser de color marrón oscuro, e incluso puede aparecer una piel de oxígeno, esto se debe a que la grieta en la forja se deforma, se expande y entra en contacto con el aire.
Causas: a, defectos de la materia prima: contracción residual: la materia prima en presencia de un cierre incompleto de los poros o agujeros, puede conducir a que el proceso de forjado reduzca la resistencia del material, siendo fácil producir grietas.
b, inclusiones de acero: inclusiones no metálicas en la materia prima, segregación de carburo, inclusiones metálicas heterogéneas, etc., pueden debilitar la continuidad del material, promoviendo la formación de grietas.
Proceso de forjado inadecuado:
c, calentamiento inadecuado: la temperatura de calentamiento es demasiado alta o demasiado baja, lo que puede provocar una distribución desigual de la tensión dentro del material, lo que a su vez produce grietas durante el forjado.
d, deformación inadecuada: la tasa de deformación es demasiado grande, la plasticidad del acero no es suficiente para soportar la forma de la presión, lo que provoca fácilmente la rotura. Esta grieta suele aparecer al principio de la etapa de forjado y se expande rápidamente.
e) Enfriamiento inadecuado después del forjado: la velocidad de enfriamiento es demasiado rápida o demasiado lenta, lo que puede provocar una concentración de tensión interna en el material y provocar grietas.
f, tratamiento térmico no oportuno: después del forjado, un tratamiento térmico no oportuno y apropiado puede provocar que la tensión interna del material no se libere de manera efectiva, lo que aumenta el riesgo de agrietamiento.
g, control inadecuado de la temperatura:
En el proceso de calentamiento y enfriamiento, si la temperatura no se controla adecuadamente, puede provocar una tensión interna excesiva en el material, lo que desencadena el agrietamiento. Por ejemplo, en el proceso de temple, si el enfriamiento es demasiado rápido, pueden producirse grietas por temple.
h. Concentración de tensión en el material:
Si hay un área de concentración de tensión en la forja, como esquinas afiladas y mutaciones en la sección transversal, cuando la tensión excede la capacidad del material para resistir, puede provocar agrietamiento.