金属材料の一般的な欠陥の紹介
鋳造製品の主な欠陥には、偏析、細孔、収縮と多孔性、介在物、亀裂、防寒壁、その他の欠陥が含まれます。
1、分離
偏析-鋳造物の化学組成が不均一になる現象。偏析は鋳物の性能を不均一にし、ひどい場合には廃棄物を引き起こす可能性があります。
分離は、ミクロ分離とマクロ分離の2つのカテゴリに分類できます。
粒内偏析（分岐偏析とも呼ばれます）-結晶粒の各部分の不均一な化学組成を指します。これは一種のミクロ偏析です。固溶体を形成する合金の結晶化過程では、非常に遅い冷却条件下で原子が完全に拡散した場合にのみ、均一な化学組成の結晶粒を得ることができます。実際の鋳造条件下では、合金の凝固速度は比較的速く、原子は十分に拡散できません。このように、樹枝状に成長した粒子の化学組成は不均一でなければなりません。粒内偏析を排除するために、鋳造物を高温に再加熱し、原子が完全に拡散できるように長期間保持することができます。この熱処理方法を拡散焼鈍と呼びます。
密度偏析（以前は比重偏析と呼ばれていました）-鋳造物の上部と下部の不均一な化学組成を指します。これは一種のマクロ偏析です。構成する合金元素の密度が大きく異なる場合、鋳造物が完全に固化した後、低密度元素のほとんどが上部に集中し、高密度元素が下部に集中します。密度の偏析を防ぐために、注入中に溶融金属の冷却を完全に攪拌または加速して、異なる密度の要素を時間内に分離できないようにします。マクロ分離には多くの種類があります。密度分離に加えて、正の分離、逆の分離、V字型の分離、およびバンドの分離があります。
2、気孔
金属の凝固過程では、ガスの溶解度が急激に低下し、凝固度の高い固体金属から脱出し、溶融物に留まって細孔を形成することが困難です。収縮空洞の形状とは異なり、気孔は一般に円形、楕円形、または長く、個別にまたは直列に分布し、滑らかな内壁を備えています。穴の中の一般的なガスは、H2、CO、H2o、CO2などです。インゴット内の細孔が現れる位置に応じて、内部細孔、皮下細孔、表面細孔に分けられます。細孔の存在は、インゴットの有効体積と密度を減少させます。加工後の圧縮変形は可能ですが、溶接が困難で、スキニング、ブリスター、ピンホール、クラックなどの不具合が発生します。
3.収縮と収縮
金属は凝固プロセス中に体積が収縮し、溶融物を時間内に補充することができず、収縮孔が最終凝固場所に現れます。これは収縮キャビティまたは収縮気孔率と呼ばれます。大きくて集中した収縮空洞は集中収縮空洞と呼ばれ、小さく散在した収縮空洞は収縮多孔性と呼ばれ、粒界とデンドライトの間に現れる収縮多孔性は微視的収縮多孔性と呼ばれます。
収縮空洞の表面はほとんど不均一で、ほぼギザギザであり、粒界とデンドライトの間の収縮空洞はしばしば角張っています。一部の収縮穴は沈殿したガスで満たされることが多く、穴の壁は比較的滑らかです。このとき、収縮穴も毛穴です。多くの場合、低融点物質を伴います。セクションの中央領域に収縮穴が表示されます。シートのヘッドの収縮穴は、ほとんどが先細になっており、内面が不均一であるか、結晶構造が粗い。中央にある断続的な収縮空洞は、ほとんどが不規則な形状の細孔です。内部は金属凝固時に析出したガスで満たされることがあり、表面は比較的滑らかです。後続の処理で溶接して層間剥離や気泡を形成することはしばしば困難です。収縮キャビティの近くも、加工中に応力集中や亀裂を引き起こしやすいです。
収縮気孔率は、セクションの中央付近またはセクション全体に分布することが多く、場合によっては収縮キャビティの近くに現れ、粒界またはデンドライトギャップに小さな散乱細孔が分布します。一部の小さな収縮は肉眼で検出するのが難しく、サブ顕微鏡または水圧テストの助けを借りてのみ検出できます。気孔率は非コンパクトな金属構造をもたらし、合金の機械的特性と耐食性を大幅に低下させます。
収縮空洞のサイズと収縮気孔率領域は、合金の凝固収縮係数、金属液体の流動性、結晶化温度範囲の幅、インゴットの断面サイズ、鋳造温度、および凝固に関連しています。条件。合金の凝固収縮係数が大きいほど、インゴットセクションのサイズが大きくなり、収縮キャビティが深刻になります。合金GG＃39の結晶化温度範囲が狭く、流動性が高いほど、収縮キャビティが集中します。逆に、合金GG＃39の結晶化温度が広く、凝固中の結晶化遷移ゾーンが広いほど、収縮気孔率が形成されやすくなります。
収縮キャビティと収縮多孔性の主な理由は次のとおりです。不当な製錬プロセス、低い鋳造温度、不十分な供給、およびカットオフ。高い冷却強度と速い鋳造速度：不合理な金型設計、低すぎて湿気のある保温キャップ：合金結晶は、広範囲の温度スキンと貧弱な流動性を持っています。
4.包含
基板との明らかな界面を持ち、性能が大きく異なる金属または非金属の物体は、介在物と呼ばれます。
介在物の性質に応じて、金属介在物と非金属介在物の2つのタイプに分けることができます。金属介在物とは、卑金属に不溶性のさまざまな金属化合物の一次結晶、および未溶融の高融点純金属粒子と外来の異種金属を指します。非金属介在物には、酸化物、硫化物、炭化物、フラックス、スラグ、コーティング、および炉のライニングの破片やケイ酸塩などが含まれます。
封入体のさまざまな供給源に応じて、内因性封入体と外因性封入体を分けることができます。内因性封入体は、遊離状態または卑金属と結合して化合物を形成する状態で存在し得るか、またはそれらは様々な不純物の組み合わせであり得る。
内因性封入体に析出する高融点金属化合物の一次結晶または純金属は、ほとんどが規則的な粒子、ブロック、フレーク、または針であり、それらの分布は非常に不均一です。低融点金属化合物は、多くの場合、粒界に沿って、またはデンドライト軸間で、ビーズ、球、ネットワーク、またはフィルムの形で沈殿します。圧力処理中、可塑性の良い介在物は加工方向に沿って伸び変形する可能性があり、可塑性の低い介在物は鋳造の形のままであるか、小さな粒子に砕かれ、加工方向に沿って断続的な鎖で分布します。
異物は、製造プロセス中に炉のライニングとツールから剥がされます。それらは通常厚く、不確かな形をしています。マトリックスとは化学組成や組織が全く異なるため、破壊時や切断時の色や腐食条件によって異なります。
5.クラック
金属凝固プロセスで生成される亀裂は、ホットクラックと呼ばれます。凝固後に発生する亀裂はコールドクラックと呼ばれます。亀裂は金属の完全性を破壊します。適時の処理で除去できるものを除いて、通常、その後の処理および使用中に応力集中領域に沿って膨張し、最終的には亀裂が発生します。
ホットクラッキングとは、インゴットが完全に固化していないか固化しており、液体のために粒界とデンドライトの間に少量の低融点相がある場合です。収縮すると、金属の固化収縮が妨げられます。応力が現在の金属強度または線を超える収縮が合金の伸びよりも大きい場合に形成されます。さまざまな場所に応じて、熱亀裂は、表面亀裂、中央亀裂、放射状亀裂、および横方向横方向亀裂に分けることができます。熱亀裂は主に粒界に沿って広がり、不規則なねじれや枝があり、多くの場合枝があり、亀裂に酸化膜があるか、表面にわずかな酸化色がある場合があります。
熱分解に影響を与える要因には、合金の性質（合金GG＃39;の凝固収縮係数および高温強度スキンなど）、注入プロセス、およびインゴット構造が含まれます。合金中の特定の元素および不溶性の低融点不純物は、高温割れの傾向を大幅に高める可能性があります。半連続インゴットの冷却速度は速いため、鉄型インゴットよりも高温割れの傾向がはるかに大きくなります。鋳造中に鋳造速度を上げると、熱間割れの傾向も高まります。インゴット構造の観点から、断面サイズが大きいほど簡単です。熱亀裂が発生しました。
コールドクラッキングとは、インゴットがより低い温度で弾性状態に冷却されることです。インゴットの内側と外側の温度差が大きい場合、収縮応力が一部の弱い領域に集中する可能性があります。応力が金属の強度と塑性の限界を超えると、インゴットはコールドクラックのように見えます。コールドクラックの特徴は、ほとんどが結晶間クラックであり、そのほとんどが直線状に伸びています。亀裂は規則的で、まっすぐで、まっすぐです。コールドクラックは、多くの場合、ホットクラックから発生します。
鋳造亀裂の直接の原因は、鋳造応力の存在です。原因は次のとおりです。不適切な鋳造温度、高速、過度または低い冷却速度、不均一な冷却。不適切な連続鋳造プロセス;合金自体は高温の脆性と強度があります。被覆剤または潤滑剤の不当な選択;金型、るつぼ、ブラケット、鋳鉄管などの設計不良、変形、または不適切な設置。
6、コールドパーティション
インゴットの表面のしわや層状の欠陥の出現、またはインゴット内の金属の不連続性の出現は、まとめてコールドパーティションと呼ばれます。
コールドスペースインゴットの外面は不均一で、層は連続しておらず、断面は層状であり、中央に酸化膜や関連するガス穴などの欠陥があることがよくあります。
防寒壁は形状により、圧着タイプとラミネートタイプの2種類に分けられます。鋳造温度が低い場合、溶融金属表面によって生成された膜凝縮物は、後で注がれる金属と融合できず、波形の防寒壁が得られます。スタックされたコールドパーティションがより一般的です。これは、溶融金属の静圧が金属の表面張力や酸化皮膜の強度よりも大きいためです。溶融金属は酸化膜を突き破って金型壁に入りますが、強力な地冷により金属の流動性が非常に速くなります。その結果、酸化膜凝縮物と融合して積層防寒壁を形成することはできません。
コールドパーティションは、外観のさまざまな部分に応じて、表面コールドパーティション、皮下コールドパーティション、および中央コールドパーティションに分けられます。
コールドバリアの理由：低い鋳造温度、高い冷却水圧、不安定な注入速度、大きな液面変動、中間の流れの中断、および不十分な供給は、コールドバリアの形成の重要な要因です。厳しい表面コールドバリアがインゴット内に広がり、皮下のコールドパーティションも引き起こします。金型の内壁の不合理な設計と不適切な材料の選択も、コールドパーティションの外観につながる可能性があります。
コールドパーティションはインゴットの一般的な欠陥の1つであり、金属表面と内部の完全性に影響を与え、処理と使用に影響を与え、深刻な場合には処理亀裂やその他の表面欠陥を引き起こします。
7不均一な粒子
インゴットの各部で粒径が大きく異なる現象を粒ムラといいます。
一般的なものは次のとおりです。スラブ結晶の中心線が中心からずれている、両側に厚い柱状結晶、方向差が大きい、柱状結晶がねじれている、方向が乱れている。丸いインゴットはひどく偏心していて、局所的に大きな柱状結晶であり、局所的な結晶粒は小さい。浮遊結晶またはその他の異常に粗い粒子。
主な理由：金型の内壁が粗く、金型が変形し、潤滑剤コーティングが不均一に分布している。冷却強度の差が大きく、冷却水の流れが不均一で、射撃角度が不合理で、方向が乱れている：鋳造時間が長い、鋳造温度が低い、冷却が遅いなど。
8.その他の表面欠陥
インゴットの一般的な表面欠陥には、傷、穴のある表面、穴、バリ、縦縞、水平スラブなどがあります。
（1）麻麺
インゴットの表面のさまざまな凹凸は、孔食と呼ばれます。多くの場合、穴のあいた表面には、塗料、被覆剤、酸化物、その他の汚れを伴う粒状の突起や水ぶくれがあります。主な理由は、鋳造温度が低く、速度が遅いことです。型の内壁が滑らかでないか、被覆剤が良くない。じょうごがブロックされているなど。
（2）バリ
インゴットの表面、角、角に鋭い金属の突起がある現象をバリと呼びます。主な理由は、金型の内壁が滑らかではないことです。中空鋳造スラブ連続鋳造マンドレルの品質は良くありません。
（3）縦縞
インゴットの表面の連続的または断続的な縦方向のストリップの突起またはくぼみは、縦方向の縞模様と呼ばれます。
主な理由は、金型の内壁に金属やその他の酸化物、または摩耗を引き起こす溝が開けられていることです。ライニングの組立ギャップが大きい。
（4）スラブにストレッチストップ加工を施した連続鋳造ビレットは、表面に大きな周期的な凹凸があり、スラブと呼ばれます。
主な理由は、不適切な引っ張りと停止プロセス、または晶析装置と金型の変形です。
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