Vezměme si jako příklad 82B Spring Steel
82B je vysoce-uhlíková pružinová ocel, která se vyznačuje vysokou pevností a tvrdostí, ale je vysoce citlivá na vměstky, segregaci, povrchové defekty, zbytkové napětí a faktory prostředí. Selhání pružiny obvykle není způsobeno jedním faktorem, ale je kombinovaným výsledkem materiálů, výrobních procesů a provozních podmínek.
1. Fáze tavení: Kvalita tekuté oceli.
1.1 Ne-kovové vměstky
Problém:Nekovové vměstky, jako je Al₂O3 a křemičitany vznikající během procesu dezoxidace roztavené oceli, nedokážou dostatečně vyplavat a zůstávají v oceli.
Mechanismus:Ne{0}}kovové vměstky mají slabou spojovací sílu s ocelovou matricí. Během válcování a tažení za studena se budou prodlužovat nebo drtit a vytvářet místní nesouvislé oblasti. Když je pružina pod napětím, dojde ke koncentraci napětí na okrajích vměstků a mikrotrhliny jsou náchylné k iniciaci odtud.
Důsledky:
- Zlomení drátu během procesu kreslení
- Snížená životnost pružiny
- Předčasná zlomenina během používání
- Povrch lomu může vykazovat zdroje iniciace inkluzních trhlin
1.2 Nesprávná kontrola chemického složení
1.2.1 Segregace uhlíku
Problém:82B má vysoký obsah uhlíku. Během procesu tuhnutí kontinuálního lití jsou uhlíkové prvky náchylné k obohacení nebo vyčerpání v centrální oblasti.
Mechanismus:Segregace uhlíku způsobí nerovnoměrnou-mikrostrukturu průřezu. Tvrdost středové oblasti s vysokým-uhlíkem se zvyšuje a houževnatost klesá. Během následného tažení za studena nebo navíjení pružiny se střední oblast obtížně deformuje synchronně s vnější vrstvou, což snadno vytváří vnitřní trhliny.
Důsledky:
- Nerovnoměrná tvrdost
- Středové dělení
- Zlomenina poháru-a-kuželu
- Velký rozptyl v jarním životě
1.2.2 Škodlivé prvky jako P a S
Problém:Neúplná defosforizace a odsíření vedou k vysokému obsahu P a S.
Mechanismus:P snadno segreguje na hranicích zrn, oslabuje vazebnou sílu na hranicích zrn a způsobuje křehkost za studena. S snadno tvoří vměstky MnS, které se po válcování a tažení rozšiřují v podélném směru a stávají se cestami šíření trhlin.
Důsledky:
- Snížená houževnatost materiálu
- Náchylný ke křehkému lomu za nízkých teplot nebo podmínek nárazu
- Snížená odolnost proti únavě
1.3 Abnormální obsah plynu
1.3.1 Vysoký obsah vodíku
Problém:Příčinou je nedostatečné odplynění rafinace, suroviny obsahující vodu nebo špatná kontrola procesuvodík, aby se dostal do oceli.
Mechanismus:Atomy vodíku se budou agregovat směrem k inkluzím, hranicím zrn, dislokacím a oblastem zbytkového tahového napětí, čímž se sníží vazebná síla mezi atomy kovu, což způsobí, že materiál podstoupí křehké praskání před dosažením své normální meze pevnosti.
Důsledky:
Vodíková křehkost
Opožděná zlomenina
Bez zjevné plastické deformace
Náhlá zlomenina během používání nebo skladování
1.3.2 Vysoký obsah kyslíku
Problém:Nedostatečná deoxidace, což má za následek vysoký celkový obsah kyslíku.
Mechanismus:Čím vyšší je obsah kyslíku, tím více oxidových inkluzí je. Oxidové vměstky jsou obvykle tvrdé a křehké, což ztěžuje koordinaci deformací při zpracování plastů a stávají se tak zdrojem únavových trhlin.
Důsledky:
Snížená plasticita
Snížená houževnatost
Zlomení drátu při kreslení
Snížená únavová životnost
