Дефекти сталевого зливка та заходи боротьби з ними
Основні дефекти - садибна раковина, розсіяна та осьова пухкість, а також хімічна неоднорідність металу в злитку (ліквація) - були розглянуті одночасно зі структурою злитків. До цих розглянутих дефектів зливка слід додати ще кілька характерних вад.
Внутрішні тріщини. Дрібні осьові тріщини розташовуються у зоні осьової пухкості. У поперечних перерізах катаної сталі тріщини утворюють сплетення - павуки. Ці тріщини виникають внаслідок недостатнього живлення при кристалізації та внутрішніх напруг, що утворюють інтеркристалітні тріщини. Осьові тріщини зменшуються і зникають при зменшенні швидкості охолодження злитка, а також при посадці гарячих злитків в нагрівальні колодязі; при високих обтисненнях осьові тріщини можуть заварюватися.
Зовнішні гарячі тріщини утворюються при температурах, близьких до температури затвердіння сталі. Гарячі тріщини мають характерний злам руйнувань по міжкристалітним площинам. Поперечні гарячі тріщини можуть утворитися від зависання зливка у виливниці, поздовжні гарячі тріщини через різницю температур між поверхневими і внутрішніми шарами металу в злитку. Гарячі тріщини утворюються в кірці злитка при охолодженні. У кірці виникають стискаючі зусилля, кірка згинається всередину, і при цьому виникають зусилля, що розтягують, що призводять до розриву кірки. На утворення гарячих тріщин у кірці впливають температура та швидкість розливання, склад сталі та форма зливка. Найбільш схильна до утворення гарячих тріщин сталь з 0,17-0,25% С. Підвищення вмісту марганцю до 1,2% збільшує міцність, пластичність і, отже, опір тріщиноутворення.
У злитках з плоскими або опуклими гранями утворюється більше гарячих тріщин, ніж у злитках з увігнутими або хвилястимигранями.
Холодні тріщини утворюються в інтервалі температур від фазових перетворень до атмосферної температури. Поява тріщин викликається термічними напругами та недостатньою пластичністю металу. Такі тріщини виникають у сталі марок 30 і 35 ХГСА, 18 і 30 ХГТ та ін, структурні перетворення в яких при охолодженні супроводжуються високими внутрішніми напругами.
Холодні тріщини виникають через фазові напруження. Цьому сприяють елементи, що знижують температуру фазових перетворень (Mn, Ni, Cr та ін) і підвищують опір повзучості (Mo, V, Cr, Ni, W). Місцеві дефекти (як неметалеві включення, газові бульбашки) сприяють утворенню холодних тріщин, оскільки напружений метал руйнуватиметься у місцях, ослаблених дефектами.
Повільне охолодження у виливницях, теплих ямах та негайна передача злитків у нагрівальні печі прокатних станів – найкращі заходи проти появи холодних тріщин.
Перехоплення утворюються при перерві струменя металу, на злитку утворюється поясок. При глибокому перехопленні злиток може розвалитися під час прокату або кування. Подібний дефект може з'явитися під час відходу металу з-під однієї виливниці на піддоні. Крім того, в цьому випадку, може з'явитися «халява», з якою сталь, що знову надходить, погано, а часом практично зовсім не зварюється.
Рубці на поверхні зливка з'являються при занадто повільному і холодному розливанні. У цьому випадку скоринка, що утворюється на дзеркалі металу, прикріплюється до стінки виливниці, утворюючи рубці, що приносять металу ту саму шкоду, що і перехоплення.
Завороти кірки утворюються при холодному металі, повільному заповненні виливниці або перервах струменя.
Білі плями пов'язані із застосуванням люнкеритових, особливо термітних сумішей.Окислювач суміші може вплинути на рідкий метал, який швидко обезуглеродиться, при цьому виникнуть кристали майже чистого заліза. Ці кристали через велику щільність падають вниз, утворюючи білу пляму в затверділому злитку.
Полона з'являється при розбризкуванні або сплеску металу. Цей метал застигає на стінці, так як він сильно окислений, не зварюється з основним металом, при прокаті розкочується і може створити розшар. Крім того, полону може сформувати підкіркові бульбашки.
Підкіркові бульбашки у зливках спокійної сталі розташовані біля поверхні злитка, а іноді виходять на його поверхню. Великі бульбашки розкочуються в тонкі тріщини-волосовини. Ці бульбашки утворюються від густого мастила, що містить багато летких, у цьому випадку частина газів мастила захоплюється в скоринку, утворюючи газові бульбашки. Такі бульбашки можуть утворитися від розбризкування металу. Окислені краплі металу падають Біметал, реагують з вуглецем металу, утворюючи бульбашку окису вуглецю.