Uzimajući 82B opružni čelik kao primjer
82B je visoko{1}}ugljični čelik za opruge karakteriziran visokom čvrstoćom i tvrdoćom, ali je vrlo osjetljiv na inkluzije, segregaciju, površinske defekte, zaostala naprezanja i čimbenike okoline. Otkazivanje opruge obično nije uzrokovano jednim čimbenikom, već je kombinirani rezultat materijala, proizvodnih procesa i radnih uvjeta.
1. Faza taljenja: Kvaliteta tekućeg čelika.
1.1 Ne-metalni uključci
Problem:Ne-metalne inkluzije kao što su Al₂O₃ i silikati nastali tijekom procesa deoksidacije rastaljenog čelika ne uspijevaju dovoljno isplivati i ostaju u čeliku.
Mehanizam:Ne-metalne inkluzije imaju slabu vezu s čeličnom matricom. Tijekom valjanja i hladnog izvlačenja bit će izduženi ili zgnječeni, tvoreći lokalna diskontinuirana područja. Kada je opruga pod naprezanjem, koncentracija naprezanja će se pojaviti na rubovima inkluzija, a mikropukotine su sklone nastanku odatle.
Posljedice:
- Lom žice tijekom procesa crtanja
- Smanjeni vijek trajanja od proljetnog umora
- Rani lom tijekom uporabe
- Površina loma može pokazati izvore inkluzijske inicijacije pukotine
1.2 Nepravilna kontrola kemijskog sastava
1.2.1 Odvajanje ugljika
Problem:82B ima visok sadržaj ugljika. Tijekom procesa skrućivanja kontinuiranog lijevanja, ugljični elementi skloni su obogaćivanju ili osiromašenju u središnjem području.
Mehanizam:Odvajanje ugljika uzrokovat će nejednaku mikrostrukturu-presjeka. Tvrdoća središnjeg-ugljičnog područja se povećava, a žilavost opada. Tijekom naknadnog hladnog izvlačenja ili namotavanja opruge, središnje područje je teško deformirati sinkrono s vanjskim slojem, što lako proizvodi unutarnje pukotine.
Posljedice:
- Neujednačena tvrdoća
- Rascjep središta
- Prijelom čašice-i-konusa
- Velika disperzija u proljetnom životu
1.2.2 Štetni elementi kao što su P i S
Problem:Nepotpuna defosforizacija i desulfurizacija dovode do visokog sadržaja P i S.
Mehanizam:P se lako odvaja na granicama zrna, slabeći snagu vezivanja granice zrna i uzrokujući hladnu krtost. S lako formira uključke MnS, koje se protežu duž smjera duljine nakon valjanja i izvlačenja, postajući putevi širenja pukotina.
Posljedice:
- Smanjena žilavost materijala
- Sklon krhkom lomu pod uvjetima niske temperature ili udarca
- Smanjena otpornost na umor
1.3 Abnormalni sadržaj plina
1.3.1 Visok sadržaj vodika
Problem:Nedovoljno rafiniranje, otplinjavanje, sirovine koje sadrže vodu ili loša kontrola procesa uzrokvodik ulazi u čelik.
Mehanizam:Atomi vodika će se agregirati prema inkluzijama, granicama zrna, dislokacijama i područjima zaostalog vlačnog naprezanja, smanjujući silu vezivanja između metalnih atoma, uzrokujući krto pucanje materijala prije nego što dosegne svoju normalnu granicu čvrstoće.
Posljedice:
Vodikova krtost
Odgođeni prijelom
Nema očite plastične deformacije
Iznenadni lom tijekom uporabe ili skladištenja
1.3.2 Visok sadržaj kisika
Problem:Nedovoljna deoksidacija, što rezultira visokim ukupnim sadržajem kisika.
Mehanizam:Što je veći sadržaj kisika, to je više oksidnih uključaka. Uključci oksida obično su tvrdi i lomljivi, što otežava koordiniranje deformacije tijekom plastične obrade, te tako postaju izvori pukotina uslijed zamora.
Posljedice:
Smanjena plastičnost
Smanjena žilavost
Lom žice tijekom izvlačenja
Smanjeni vijek trajanja od umora
