I. Definició i classificació de fallades de materials metàl·lics
La fallada del material metàl·lic es refereix al procés d'ús, a causa d'una varietat de factors, el que fa que els materials metàl·lics no puguin continuar complint la seva funció de disseny o els requisits de rendiment de l'estat. Aquesta fallada pot ser causada per diverses raons, com ara la degradació de les propietats físiques del material, corrosió química, danys mecànics, etc.
Fractura: Segons la magnitud de la deformació del material, la fractura es pot dividir en fractura dúctil i fractura fràgil. La fractura dúctil tindrà un procés de deformació important abans que l'ocurrència de la fractura fràgil tendeix a produir-se sobtadament, no hi ha una quantitat evident de deformació i, per tant, provocar una força destructiva més gran. Els tipus comuns de fractura també inclouen la fractura per fatiga i la fractura de càrrega estàtica, on la fractura per fatiga es deu a la fractura del material sota operacions de cicle d'esforç prolongat, mentre que la fractura de càrrega estàtica es produeix sota càrrega estàtica.
Desgast:El desgast es deu a les peces de fosa en alta velocitat, vibracions, sobrecàrregues i altres condicions de funcionament, el treball entre la fricció mecànica de la superfície entre si i condueix al desgast del material i, a continuació, a la fallada del material. El desgast es pot dividir en diversos tipus, com ara desgast abrasiu, desgast adhesiu, desgast per fatiga, desgast corrosiu o desgast de micromoviment. En maquinària, el desgast abrasiu és una de les formes de desgast més habituals.
Corrosió:La corrosió és una reacció química o electroquímica que es produeix quan un material metàl·lic entra en contacte amb el medi circumdant, provocant una disminució de les propietats del material o la seva destrucció. La corrosió es pot dividir en corrosió total i corrosió local, de les quals la corrosió local és més comuna, inclosa la corrosió per estrès, la corrosió de porus, la corrosió intergranular i molts altres tipus.
La fallada dels materials metàl·lics no només reduirà l'eficàcia del producte, sinó que també pot suposar una amenaça per a la seguretat del personal. Per tant, l'anàlisi de fallades dels materials metàl·lics és de gran importància, que pot identificar les causes de la fallada i proposar solucions efectives per millorar la qualitat i la competitivitat dels productes.
II. Causes de fallada dels materials metàl·lics
1. Defectes interiors materials
Encongiment i afluixament
Definició: La contracció és el metall en el procés de condensació a causa de la contracció del volum en el lingot o el cor de fosa de la formació de forats tubulars (o acampanats) o dispersos. El solt es troba en condicions de refredament ràpid, tot i que per evitar grans forats de contracció, però el metall líquid i el metall sòlid entre la diferència de volum encara condueix a molts petits forats de contracció distribuïts al metall.
Efectes: redueix significativament les propietats mecàniques del material, pot esdevenir una font de fatiga que condueix a la fractura i afecta la resistència a la corrosió del material.
segregació
Definició: el fenomen de composició química desigual en peces de fosa, dividit en segregació microscòpica (p. ex. segregació intracristal·lina) i segregació macroscòpica (p. ex. segregació de densitat).
Impacte: condueix a un rendiment desigual de les peces de fosa, els casos greus provocaran ferralla.
Inclusió
Definició: material metàl·lic o no metàl·lic amb una interfície clara amb la matriu. Segons la naturalesa es pot dividir en inclusions metàl·liques i inclusions no metàl·liques.
Impacte: afecta les propietats mecàniques del material, augmenta el risc d'esquerdes.
Bombolles
Definició: el metall en estat fos pot dissoldre un gran nombre de gasos, en el procés de condensació a causa de la reducció de la solubilitat i l'alliberament de gas en la formació interna del metall de bombolles de gas.
Efectes: redueix la secció transversal efectiva de la fosa metàl·lica, redueix la resistència del material i pot provocar esquerdes.
Defectes de disseny
Disseny estructural poc raonable: com ara l'existència d'àrees de concentració d'esforços a les parts de càrrega, el fet de no dissenyar correctament condueix a una fallada.
Selecció incorrecta de materials: la selecció de materials no és estàndards adequats, o la comprensió insuficient del rendiment del material, el que resulta en que el material no pot complir l'ús dels requisits.
Defectes de processament
Defectes del tractament tèrmic
Com ara: esquerdes temperades, esquerdes temperades.
Impacte: reduir la resistència i la duresa del material, augmentar el risc de fractura.
Defectes d'emmotllament de processament en fred
Com ara: defectes de mòlta, defectes de tall, defectes de capçalera en fred.
Impacte: afecta la qualitat de la superfície i la precisió dimensional del material, redueix el rendiment general del material.
Defectes en el procés d'ús
Tensió de sobrecàrrega: el material està sotmès a un esforç extern excessiu en el procés d'ús, provocant una deformació o fractura.
Corrosió: materials en la corrosió d'humitat, alta temperatura, àcids i àlcalis i altres entorns durs, provocant una degradació del rendiment.
Fatiga: material sota l'acció de càrrega alterna, després d'un determinat període de fractura per fatiga.
Factors ambientals
Temperatura: l'entorn d'alta temperatura pot conduir a l'oxidació del material, suavització, reduint la seva resistència i duresa.
Mitjà: un entorn de medi específic pot accelerar el procés de corrosió del material.
Humitat: l'excés d'humitat a l'aire pot provocar que els materials absorbeixin aigua, provocant inflor, deformació i fins i tot el creixement de floridura o floridura. Això pot ser especialment perjudicial per als components electrònics, on la humitat pot causar curtcircuits i danys permanents.
Exposició UV: l'exposició prolongada a la radiació ultraviolada (UV) de la llum solar pot degradar molts materials, fent-los trencar i perdre el seu color i integritat estructural. Això és especialment cert per als plàstics, les pintures i els tèxtils.
Exposició química: el contacte amb productes químics agressius pot provocar una varietat de reaccions, com ara la dissolució, la decoloració i la descomposició química del material. Aquest és un problema comú en entorns industrials on els materials poden entrar en contacte amb àcids, bases, dissolvents o altres substàncies reactives.
