Uzimajući za primjer opružni čelik 82B
82B je visoko-ugljični opružni čelik koji karakterizira visoka čvrstoća i tvrdoća, ali je vrlo osjetljiv na inkluzije, segregaciju, površinske defekte, zaostalo naprezanje i faktore okoline. Otkazivanje opruge obično nije uzrokovano jednim faktorom, već je kombinovani rezultat materijala, proizvodnih procesa i radnih uvjeta.
1. Faza topljenja: Kvalitet tekućeg čelika.
1.1 Nemetalni uključci
problem:Ne-nemetalne inkluzije kao što su Al₂O₃ i silikati koji nastaju tokom procesa deoksidacije rastaljenog čelika ne isplivaju dovoljno i ostaju u čeliku.
mehanizam:Ne-nemetalne inkluzije imaju slabu silu vezivanja sa čeličnom matricom. Tokom valjanja i hladnog izvlačenja, oni će se izdužiti ili zgnječiti, formirajući lokalne diskontinuirane površine. Kada je opruga pod opterećenjem, koncentracija naprezanja će se pojaviti na rubovima inkluzija, a mikropukotine su sklone nastanku odatle.
Posljedice:
- Punjenje žice tokom procesa izvlačenja
- Smanjen vek trajanja prolećnog zamora
- Rani lom tokom upotrebe
- Površina loma može pokazati izvore iniciranja inkluzijskih pukotina
1.2 Nepravilna kontrola hemijskog sastava
1.2.1 Segregacija ugljika
problem:82B ima visok sadržaj ugljika. Tokom procesa skrućivanja kontinuiranog livenja, ugljenični elementi su skloni obogaćivanju ili iscrpljivanju u centralnom području.
mehanizam:Segregacija ugljika će uzrokovati neujednačenu mikrostrukturu{0}}poprečnog presjeka. Tvrdoća centralnog područja visokog{2}}ugljika se povećava, a žilavost opada. Prilikom naknadnog hladnog izvlačenja ili namotavanja opruge, centralna oblast se teško deformiše sinhrono sa spoljnim slojem, što lako proizvodi unutrašnje pukotine.
Posljedice:
- Neujednačena tvrdoća
- Podjela po sredini
- Prijelom -i-konusa
- Velika disperzija u prolećnom životu
1.2.2 Štetni elementi kao što su P i S
problem:Nepotpuna defosforizacija i odsumporavanje dovode do visokog sadržaja P i S.
mehanizam:P se lako odvaja na granicama zrna, slabeći silu vezivanja na granici zrna i uzrokujući hladnokrtnost. S lako formira MnS inkluzije, koje se protežu duž pravca dužine nakon valjanja i izvlačenja, postajući putevi širenja pukotine.
Posljedice:
- Smanjena žilavost materijala
- Sklon krtom lomu pod niskim temperaturama ili uslovima udara
- Smanjena otpornost na zamor
1.3 Nenormalan sadržaj gasa
1.3.1 Visok sadržaj vodika
problem:Uzrok je nedovoljno otplinjavanje rafiniranja, sirovine koje sadrže vodu ili loša kontrola procesavodonik da uđe u čelik.
mehanizam:Atomi vodika će se agregirati prema inkluzijama, granicama zrna, dislokacijama i područjima zaostalih vlačnih naprezanja, smanjujući silu veze između atoma metala, uzrokujući krto pucanje materijala prije nego što dosegne svoju normalnu granicu čvrstoće.
Posljedice:
Vodikova krtost
Odloženi prelom
Nema očigledne plastične deformacije
Iznenadni lom tokom upotrebe ili skladištenja
1.3.2 Visok sadržaj kiseonika
problem:Nedovoljna deoksidacija, što rezultira visokim sadržajem ukupnog kiseonika.
mehanizam:Što je veći sadržaj kisika, to je više inkluzija oksida. Inkluzije oksida su obično tvrde i krte, što otežava koordinaciju deformacija tokom plastične obrade, postajući tako izvori zamornih pukotina.
Posljedice:
Smanjena plastičnost
Smanjena čvrstoća
Punjenje žice tokom izvlačenja
Smanjen vijek trajanja zamora
