De discontinuïteit van metaalmaterialen verwijst naar de niet-uniformiteit en abrupte veranderingen in hun interne structuur, samenstelling of eigenschappen. In faalanalyse -gevallen wordt vastgesteld dat veel fouten worden veroorzaakt door de discontinuïteit van materialen. De discontinuïteit van structuren wordt voornamelijk weerspiegeld in twee aspecten: interne defecten en de niet-uniformiteit van de organisatie:
Interne defecten:
Porositeit. Tijdens de metalen smelten- en gietprocessen vormen gassen die niet ontsnappen in tijdholten in het metaal. Deze porositeiten verstoren de continuïteit van het metaal, waardoor het effectieve belastingdragende gebied wordt verminderd en tot een afname van sterkte en taaiheid leidt. Gelaste gewrichten bevatten vaak verschillende mate en hoeveelheden porositeit.
Krimp en krimp: de gaten gevormd in het gieten als gevolg van de volumecontractie van metaal tijdens het stollingsproces. Meestal geconcentreerd in het laatste gestold deel van het giet, zal het de metaalstructuur discontinu maken en de mechanische eigenschappen en verwerkingseigenschappen van de gieting verminderen.
Scheuren: scheuren zijn scheuren die zich in metalen vormen tijdens de verwerking of gebruik door stressconcentratie, vermoeidheid, brosheid en andere factoren. Deze scheuren zijn ernstige discontinuïteitafwijkingen die kunnen werken als stressconcentratiebronnen, waardoor metaalmaterialen worden gebroken onder spanningen ver onder hun ultieme sterktelimieten, waardoor de betrouwbaarheid en de levensduur van het materiaal de levensduur van het materiaal aanzienlijk wordt verminderd.
Inhomogene organisatie en korrelgrootte: metaalmaterialen zijn samengesteld uit veel korrels. Als de grootte van de korrels sterk varieert, is de vervormingsgraad van verschillende afmetingen van korrels verschillend onder kracht en is de spanningsconcentratie gemakkelijk te voorkomen bij korrelgrenzen, wat resulteert in discontinuïteit van mechanische eigenschappen van materialen.
• Inhomogene fasesamenstelling: metaalmaterialen kunnen meerdere fasen bevatten, zoals ferriet, cementiet en pearliet in iron-koolstoflegeringen. Deze fasen hebben verschillende eigenschappen en de atomaire opstelling op hun interfaces is discontinu. Wanneer het materiaal wordt onderworpen aan kracht of warmte, kunnen deze interfaces zwakke punten worden, wat de algehele prestaties van het materiaal beïnvloedt. • Tweede fase deeltjes of fasen: tweede fasen in vreemde stoffen zijn voornamelijk afkomstig van het stollingsproces van metalen smelten. Langwerpige sulfide -insluitsels kunnen bijvoorbeeld de matrixstructuur fragmenteren, waardoor de laterale eigenschappen van het materiaal aanzienlijk worden verminderd.
De discontinuïteit van componenten is voornamelijk te wijten aan segregatie: tijdens de stolling van metalen kunnen ongelijke koelsnelheden en andere factoren ertoe leiden dat legeringselementen ongelijkmatig over een breed gebied worden verdeeld. In grote ingots kunnen er bijvoorbeeld significante verschillen zijn in chemische samenstelling tussen de onderste en bovenkant, wat kan leiden tot variaties in materiaaleigenschappen over verschillende secties, waardoor uitdagingen voor latere verwerking en gebruik worden gesteld.
Niet alleen treden discontinuïteiten in samenstelling en microstructuur op tijdens het smelten en het gieten van metalen, maar ze ontstaan ook tijdens daaropvolgende koude en warm werkende en warmtebehandelingsprocessen: • Koud werkharden: tijdens koud werken, metalen korrels vervormen, waardoor de dislocatiedichtheid wordt verhoogd, wat resulteert in een hogere sterkte en hardheid terwijl de ductiliteit en de taaiheid en de taaiheid wordt gereduceerd. Deze prestatieverandering is discontinu tussen de verwerkte en onbewerkte gebieden, die de daaropvolgende verwerking en gebruik beïnvloeden. • Ongelijke warmtebehandeling: als metalen materialen tijdens de warmtebehandeling ongelijk worden verwarmd of gekoeld, kan dit leiden tot inconsistente microstructurele transformaties in verschillende delen van het materiaal, wat resulteert in prestatievariaties. Tijdens het blussen kan bijvoorbeeld de koelsnelheid van het oppervlak en de kern van een deel verschillen, wat leidt tot een hardheid van hoge oppervlakte en een lage kernhardheid, waardoor een discontinuïteit in prestaties ontstaat.
