Gjithëpërfshirës dhe i detajuar! Njohuri të plota mbi shuarjen e çelikut!

Përkufizimi dhe qëllimi i shuarjes
Çeliku nxehet në një temperaturë mbi pikën kritike Ac3 (çelik hipoeutektoid) ose Ac1 (çelik hipereutektoid), mbahet për një periudhë kohore që të austenitizohet plotësisht ose pjesërisht, dhe më pas ftohet me një shpejtësi më të madhe se shpejtësia kritike e shuarjes. Procesi i trajtimit me nxehtësi që transformon austenitin e superftohur në martensit ose bainit të poshtëm quhet shuarje.

Qëllimi i shuarjes është transformimi i austenitit të superftohur në martensit ose bainit për të përftuar një strukturë martensiti ose bainiti më të ulët, e cila më pas kombinohet me kalitje në temperatura të ndryshme për të përmirësuar ndjeshëm forcën, fortësinë dhe rezistencën e çelikut. Veshin, rezistencën ndaj lodhjes dhe fortësinë, etj., për të përmbushur kërkesat e ndryshme të përdorimit të pjesëve dhe mjeteve të ndryshme mekanike. Shuarja mund të përdoret gjithashtu për të përmbushur vetitë e veçanta fizike dhe kimike të disa çelikëve të veçantë, siç janë ferromagnetizmi dhe rezistenca ndaj korrozionit.

Kur pjesët e çelikut ftohen në një mjedis shuarës me ndryshime në gjendjen fizike, procesi i ftohjes përgjithësisht ndahet në tre fazat e mëposhtme: faza e filmit të avullit, faza e vlimit dhe faza e konvekcionit.

Fortësia e çelikut
Fortësia dhe ngurtësueshmëria janë dy tregues të performancës që karakterizojnë aftësinë e çelikut për t'iu nënshtruar shuarjes. Ato janë gjithashtu një bazë e rëndësishme për përzgjedhjen dhe përdorimin e materialit.

1. Konceptet e ngurtësueshmërisë dhe ngurtësueshmërisë

Fortësia është aftësia e çelikut për të arritur fortësinë më të lartë që mund të arrijë kur shuaret dhe ngurtësohet në kushte ideale. Faktori kryesor që përcakton fortësinë e çelikut është përmbajtja e karbonit në çeliku. Më saktë, është përmbajtja e karbonit të tretur në austenit gjatë shuarjes dhe ngrohjes. Sa më e lartë të jetë përmbajtja e karbonit, aq më e lartë është fortësia e çelikut. Elementet aliazh në çelik kanë pak ndikim në fortësinë, por ato kanë një ndikim të rëndësishëm në fortësinë e çelikut.

Fortësia i referohet karakteristikave që përcaktojnë thellësinë e forcimit dhe shpërndarjen e fortësisë së çelikut në kushte të caktuara. Domethënë, aftësia për të marrë thellësinë e shtresës së ngurtësuar kur çeliku kalitet. Është një veti e natyrshme e çelikut. Fortësia në fakt pasqyron lehtësinë me të cilën austeniti transformohet në martensit kur çeliku kalitet. Ajo lidhet kryesisht me stabilitetin e austenitit të superftohur të çelikut, ose me shkallën kritike të ftohjes së çelikut gjatë kalitjes.

Duhet theksuar gjithashtu se ngurtësimi i çelikut duhet të dallohet nga thellësia efektive e ngurtësimit të pjesëve të çelikut në kushte specifike shuarjeje. Fortësia e çelikut është një veti e natyrshme e vetë çelikut. Ajo varet vetëm nga faktorët e tij të brendshëm dhe nuk ka të bëjë fare me faktorët e jashtëm. Thellësia efektive e ngurtësimit të çelikut jo vetëm që varet nga ngurtësimi i çelikut, por varet edhe nga materiali i përdorur. Ajo lidhet me faktorë të jashtëm si mediumi ftohës dhe madhësia e copës së punës. Për shembull, në të njëjtat kushte austenitizimi, ngurtësimi i të njëjtit çelik është i njëjtë, por thellësia efektive e ngurtësimit të shuarjes me ujë është më e madhe se ajo e shuarjes me vaj, dhe pjesët e vogla janë më të vogla se shuarja me vaj. Thellësia efektive e ngurtësimit të pjesëve të mëdha është e madhe. Kjo nuk mund të thuhet se shuarja me ujë ka ngurtësim më të lartë se shuarja me vaj. Nuk mund të thuhet se pjesët e vogla kanë ngurtësim më të lartë se pjesët e mëdha. Mund të shihet se për të vlerësuar ngurtësimin e çelikut, duhet të eliminohet ndikimi i faktorëve të jashtëm si forma, madhësia, mediumi ftohës, etj.

Përveç kësaj, meqenëse ngurtësueshmëria dhe kalitshmëria janë dy koncepte të ndryshme, çeliku me fortësi të lartë pas shuarjes nuk ka domosdoshmërisht ngurtësueshmëri të lartë; dhe çeliku me fortësi të ulët mund të ketë gjithashtu ngurtësueshmëri të lartë.

2. Faktorët që ndikojnë në ngurtësimin

Fortësueshmëria e çelikut varet nga qëndrueshmëria e austenitit. Çdo faktor që mund të përmirësojë qëndrueshmërinë e austenitit të superftohur, të zhvendosë kurbën C në të djathtë dhe në këtë mënyrë të zvogëlojë shkallën kritike të ftohjes, mund të përmirësojë fortësueshmërinë e çelikut me temperaturë të lartë. Stabiliteti i austenitit varet kryesisht nga përbërja e tij kimike, madhësia e kokrrizave dhe uniformiteti i përbërjes, të cilat lidhen me përbërjen kimike të çelikut dhe kushtet e ngrohjes.

3. Metoda e matjes së ngurtësueshmërisë

Ekzistojnë shumë metoda për të matur fortësinë e çelikut, më të përdorurat janë metoda e matjes së diametrit kritik dhe metoda e testimit të fortësisë në fund.

(1) Metoda e matjes së diametrit kritik

Pasi çeliku të jetë shuar në një mjedis të caktuar, diametri maksimal kur bërthama merr strukturën tërësisht martensit ose 50% martensit quhet diametri kritik, i përfaqësuar nga Dc. Metoda e matjes së diametrit kritik është të krijosh një seri shufrash të rrumbullakëta me diametra të ndryshëm dhe, pas shuarjes, të matësh kurbën e fortësisë U të shpërndarë përgjatë diametrit në secilën seksion të mostrës dhe të gjesh shufrën me strukturën gjysmë-martensit në qendër. Diametri i shufrës së rrumbullakët Ky është diametri kritik. Sa më i madh diametri kritik, aq më e lartë është ngurtësimi i çelikut.

(2) Metoda e testimit të shuarjes në fund

Metoda e testimit të shuarjes në fund përdor një mostër të shuar në fund me madhësi standarde (Ф25mm×100mm). Pas austenitizimit, uji spërkatet në njërën anë të mostrës me pajisje speciale për ta ftohur atë. Pas ftohjes, fortësia matet përgjatë drejtimit të boshtit - nga ana e ftohur me ujë. Metoda e testimit për kurbën e marrëdhënies së distancës. Metoda e testimit të ngurtësimit në fund është një nga metodat për të përcaktuar fortësinë e çelikut. Përparësitë e saj janë funksionimi i thjeshtë dhe gama e gjerë e aplikimit.

4. Stresi i shuarjes, deformimi dhe plasaritja

(1) Stresi i brendshëm i copës së punës gjatë shuarjes

Kur pjesa e punës ftohet me shpejtësi në mjedisin e shuarjes, meqenëse pjesa e punës ka një madhësi të caktuar dhe koeficienti i përçueshmërisë termike është gjithashtu një vlerë e caktuar, një gradient i caktuar temperature do të ndodhë përgjatë seksionit të brendshëm të pjesës së punës gjatë procesit të ftohjes. Temperatura e sipërfaqes është e ulët, temperatura e bërthamës është e lartë dhe temperaturat e sipërfaqes dhe të bërthamës janë të larta. Ekziston një ndryshim temperature. Gjatë procesit të ftohjes së pjesës së punës, ekzistojnë gjithashtu dy fenomene fizike: njëri është zgjerimi termik, ndërsa temperatura bie, gjatësia e vijës së pjesës së punës do të tkurret; tjetri është transformimi i austenitit në martensit kur temperatura bie në pikën e transformimit të martensitit, gjë që do të rrisë vëllimin specifik. Për shkak të ndryshimit të temperaturës gjatë procesit të ftohjes, sasia e zgjerimit termik do të jetë e ndryshme në pjesë të ndryshme përgjatë seksionit tërthor të pjesës së punës, dhe stresi i brendshëm do të gjenerohet në pjesë të ndryshme të pjesës së punës. Për shkak të ekzistencës së ndryshimeve të temperaturës brenda pjesës së punës, mund të ketë edhe pjesë ku temperatura bie më shpejt se pika ku ndodh martensiti. Transformimi, vëllimi zgjerohet dhe pjesët me temperaturë të lartë janë ende më të larta se pika dhe janë ende në gjendje austeniti. Këto pjesë të ndryshme do të gjenerojnë gjithashtu stres të brendshëm për shkak të ndryshimeve në ndryshimet specifike të vëllimit. Prandaj, gjatë procesit të shuarjes dhe ftohjes mund të gjenerohen dy lloje stresi të brendshëm: njëri është stresi termik; tjetri është stresi i indeve.

Sipas karakteristikave të kohës së ekzistencës së stresit të brendshëm, ai mund të ndahet edhe në stres të menjëhershëm dhe stres të mbetur. Stresi i brendshëm i gjeneruar nga pjesa e punës në një moment të caktuar gjatë procesit të ftohjes quhet stres i menjëhershëm; pasi pjesa e punës ftohet, stresi që mbetet brenda pjesës së punës quhet stres i mbetur.

Stresi termik i referohet stresit të shkaktuar nga zgjerimi termik jo i qëndrueshëm (ose tkurrja e ftohtë) për shkak të ndryshimeve të temperaturës në pjesë të ndryshme të copës së punës kur ajo nxehet (ose ftohet).

Tani merrni një cilindër të ngurtë si shembull për të ilustruar rregullat e formimit dhe ndryshimit të stresit të brendshëm gjatë procesit të ftohjes së tij. Këtu diskutohet vetëm stresi aksial. Në fillim të ftohjes, për shkak se sipërfaqja ftohet shpejt, temperatura është e ulët dhe tkurret shumë, ndërsa bërthama ftohet, temperatura është e lartë dhe tkurrja është e vogël. Si rezultat, sipërfaqja dhe pjesa e brendshme kufizohen reciprokisht, duke rezultuar në stres tërheqës në sipërfaqe, ndërsa bërthama është nën presion. Ndërsa ftohja vazhdon, ndryshimi i temperaturës midis pjesës së brendshme dhe të jashtme rritet, dhe stresi i brendshëm gjithashtu rritet në përputhje me rrethanat. Kur stresi rritet për të tejkaluar kufirin e rrjedhshmërisë në këtë temperaturë, ndodh deformimi plastik. Meqenëse trashësia e zemrës është më e lartë se ajo e sipërfaqes, zemra gjithmonë tkurret së pari në mënyrë aksiale. Si rezultat i deformimit plastik, stresi i brendshëm nuk rritet më. Pas ftohjes deri në një periudhë të caktuar kohore, ulja e temperaturës së sipërfaqes do të ngadalësohet gradualisht, dhe tkurrja e saj gjithashtu do të ulet gradualisht. Në këtë kohë, bërthama është ende duke u tkurrur, kështu që stresi tërheqës në sipërfaqe dhe stresi kompresiv në bërthamë do të ulen gradualisht derisa të zhduken. Megjithatë, ndërsa ftohja vazhdon, lagështia sipërfaqësore bëhet gjithnjë e më e ulët, dhe sasia e tkurrjes bëhet gjithnjë e më e vogël, ose edhe ndalon së tkurri. Meqenëse temperatura në bërthamë është ende e lartë, ajo do të vazhdojë të tkurret, dhe së fundmi do të formohet stres kompresiv në sipërfaqen e copës së punës, ndërsa bërthama do të ketë stres tërheqës. Megjithatë, meqenëse temperatura është e ulët, deformimi plastik nuk është i lehtë të ndodhë, kështu që ky stres do të rritet ndërsa ftohja vazhdon. Ai vazhdon të rritet dhe së fundmi mbetet brenda copës së punës si stres i mbetur.

Mund të shihet se stresi termik gjatë procesit të ftohjes fillimisht shkakton shtrirjen e shtresës sipërfaqësore dhe ngjeshjen e bërthamës, dhe stresi i mbetur i mbetur është shtresa sipërfaqësore që do të ngjeshet dhe bërthama që do të shtrihet.

Si përmbledhje, stresi termik i gjeneruar gjatë ftohjes me shuarje shkaktohet nga ndryshimi i temperaturës në prerjen tërthore gjatë procesit të ftohjes. Sa më e madhe të jetë shkalla e ftohjes dhe sa më e madhe të jetë ndryshimi i temperaturës në prerjen tërthore, aq më i madh është stresi termik i gjeneruar. Nën të njëjtat kushte të mjedisit ftohës, sa më e lartë të jetë temperatura e ngrohjes së copës së punës, aq më e madhe është madhësia, aq më e vogël është përçueshmëria termike e çelikut, aq më i madh është ndryshimi i temperaturës brenda copës së punës dhe aq më i madh është stresi termik. Nëse copa e punës ftohet në mënyrë të pabarabartë në temperaturë të lartë, ajo do të shtrembërohet dhe deformohet. Nëse stresi i menjëhershëm në tërheqje i gjeneruar gjatë procesit të ftohjes së copës së punës është më i madh se rezistenca në tërheqje e materialit, do të ndodhin çarje në shuarje.

Stresi i transformimit të fazës i referohet stresit të shkaktuar nga koha e ndryshme e transformimit të fazës në pjesë të ndryshme të copës së punës gjatë procesit të trajtimit termik, i njohur edhe si stres i indeve.

Gjatë shuarjes dhe ftohjes së shpejtë, kur shtresa sipërfaqësore ftohet deri në pikën Ms, ndodh transformimi martensitik dhe shkakton zgjerim të vëllimit. Megjithatë, për shkak të bllokimit të bërthamës që ende nuk i është nënshtruar transformimit, shtresa sipërfaqësore gjeneron stres kompresiv, ndërsa bërthama ka stres tërheqës. Kur stresi është mjaftueshëm i madh, ai do të shkaktojë deformim. Kur bërthama ftohet deri në pikën Ms, ajo gjithashtu do t'i nënshtrohet transformimit martensitik dhe do të zgjerohet në vëllim. Megjithatë, për shkak të kufizimeve të shtresës sipërfaqësore të transformuar me plasticitet të ulët dhe rezistencë të lartë, stresi i saj përfundimtar i mbetur do të jetë në formën e tensionit sipërfaqësor, dhe bërthama do të jetë nën presion. Mund të shihet se ndryshimi dhe gjendja përfundimtare e stresit të transformimit të fazës janë saktësisht të kundërta me stresin termik. Për më tepër, meqenëse stresi i ndryshimit të fazës ndodh në temperatura të ulëta me plasticitet të ulët, deformimi është i vështirë në këtë kohë, kështu që stresi i ndryshimit të fazës ka më shumë të ngjarë të shkaktojë çarje të copës së punës.

Ka shumë faktorë që ndikojnë në madhësinë e stresit të transformimit të fazës. Sa më e shpejtë të jetë shkalla e ftohjes së çelikut në diapazonin e temperaturës së transformimit të martensitit, sa më e madhe të jetë madhësia e copës së çelikut, aq më e keqe është përçueshmëria termike e çelikut, sa më i madh të jetë vëllimi specifik i martensitit, aq më i madh bëhet stresi i transformimit të fazës. Sa më i madh bëhet. Përveç kësaj, stresi i transformimit të fazës lidhet gjithashtu me përbërjen e çelikut dhe fortësinë e çelikut. Për shembull, çeliku me aliazh të lartë karboni rrit vëllimin specifik të martensitit për shkak të përmbajtjes së tij të lartë të karbonit, gjë që duhet të rrisë stresin e transformimit të fazës së çelikut. Megjithatë, ndërsa përmbajtja e karbonit rritet, pika Ms zvogëlohet dhe ka një sasi të madhe të austenitit të mbajtur pas shuarjes. Zgjerimi i tij vëllimor zvogëlohet dhe stresi i mbetur është i ulët.

(2) Deformimi i copës së punës gjatë shuarjes

Gjatë shuarjes, ekzistojnë dy lloje kryesore të deformimit në copën e punës: njëri është ndryshimi në formën gjeometrike të copës së punës, i cili manifestohet si ndryshime në madhësi dhe formë, shpesh i quajtur deformim deformimi, i cili shkaktohet nga stresi i shuarjes; tjetri është deformimi i vëllimit, i cili manifestohet si një zgjerim ose tkurrje proporcionale e vëllimit të copës së punës, i cili shkaktohet nga ndryshimi në vëllimin specifik gjatë ndryshimit të fazës.

Deformimi i shtrembërimit përfshin gjithashtu deformimin e formës dhe deformimin e përdredhjes. Deformimi i përdredhjes shkaktohet kryesisht nga vendosja jo e duhur e copës së punës në furrë gjatë ngrohjes, ose mungesa e trajtimit të formësimit pas korrigjimit të deformimit para shuarjes, ose ftohja e pabarabartë e pjesëve të ndryshme të copës së punës kur copa e punës ftohet. Ky deformim mund të analizohet dhe zgjidhet për situata specifike. Më poshtë diskutohet kryesisht deformimi i vëllimit dhe deformimi i formës.

1) Shkaqet e deformimit të shuarjes dhe rregullat e ndryshimit të tij

Deformimi i vëllimit i shkaktuar nga transformimi strukturor. Gjendja strukturore e copës së punës para shuarjes është përgjithësisht perlit, domethënë një strukturë e përzier e ferritit dhe çimentitit, dhe pas shuarjes është një strukturë martensitike. Vëllimet e ndryshme specifike të këtyre indeve do të shkaktojnë ndryshime të vëllimit para dhe pas shuarjes, duke rezultuar në deformim. Megjithatë, ky deformim vetëm shkakton zgjerimin dhe tkurrjen e copës së punës në mënyrë proporcionale, kështu që nuk ndryshon formën e copës së punës.

Përveç kësaj, sa më shumë martensit në strukturë pas trajtimit termik, ose sa më e lartë të jetë përmbajtja e karbonit në martensit, aq më i madh është zgjerimi i tij vëllimor, dhe sa më e madhe të jetë sasia e austenitit të mbajtur, aq më i vogël është zgjerimi i vëllimit. Prandaj, ndryshimi i vëllimit mund të kontrollohet duke kontrolluar përmbajtjen relative të martensitit dhe martensitit të mbetur gjatë trajtimit termik. Nëse kontrollohet siç duhet, vëllimi as nuk do të zgjerohet dhe as nuk do të tkurret.

Deformimi i formës i shkaktuar nga stresi termik Deformimi i shkaktuar nga stresi termik ndodh në zona me temperaturë të lartë ku kufiri i rrjedhshmërisë së pjesëve të çelikut është i ulët, plasticiteti është i lartë, sipërfaqja ftohet shpejt dhe ndryshimi i temperaturës midis pjesës së brendshme dhe të jashtme të pjesës së punës është më i madhi. Në këtë kohë, tensioni termik i menjëhershëm është tensioni në tërheqje sipërfaqësore dhe tensioni në shtypje i bërthamës. Meqenëse temperatura e bërthamës është e lartë në këtë kohë, kufiri i rrjedhshmërisë është shumë më i ulët se sipërfaqja, kështu që manifestohet si deformim nën veprimin e tensionit në shtypje shumëdrejtimëshe, domethënë, kubi është sferik në drejtim. Varietet. Rezultati është që më i madhi tkurret, ndërsa më i vogli zgjerohet. Për shembull, një cilindër i gjatë shkurtohet në drejtimin e gjatësisë dhe zgjerohet në drejtimin e diametrit.

Deformimi i formës i shkaktuar nga stresi i indeve Deformimi i shkaktuar nga stresi i indeve ndodh gjithashtu në momentin e hershëm kur stresi i indeve është maksimal. Në këtë kohë, ndryshimi i temperaturës së prerjes tërthore është i madh, temperatura e bërthamës është më e lartë, është ende në gjendje austeniti, plasticiteti është i mirë dhe kufiri i rrjedhshmërisë është i ulët. Stresi i menjëhershëm i indeve është stresi sipërfaqësor i kompresimit dhe stresi në tërheqje të bërthamës. Prandaj, deformimi manifestohet si zgjatim i bërthamës nën veprimin e stresit në tërheqje shumëdrejtimëshe. Rezultati është se nën veprimin e stresit të indeve, ana më e madhe e copës së punës zgjatet, ndërsa ana më e vogël shkurtohet. Për shembull, deformimi i shkaktuar nga stresi i indeve në një cilindër të gjatë është zgjatim në gjatësi dhe zvogëlim në diametër.

Tabela 5.3 tregon rregullat e deformimit të shuarjes së pjesëve të ndryshme tipike të çelikut.

2) Faktorët që ndikojnë në deformimin e shuarjes

Faktorët që ndikojnë në deformimin e shuarjes janë kryesisht përbërja kimike e çelikut, struktura origjinale, gjeometria e pjesëve dhe procesi i trajtimit termik.

3) Shuarja e çarjeve

Çarjet në pjesë ndodhin kryesisht në fazën e vonë të shuarjes dhe ftohjes, domethënë, pasi transformimi martensitik është përfunduar në thelb ose pas ftohjes së plotë, ndodh dështimi i brishtë sepse stresi në tërheqje në pjesë tejkalon rezistencën ndaj thyerjes së çelikut. Çarjet zakonisht janë pingule me drejtimin e deformimit maksimal në tërheqje, kështu që format e ndryshme të çarjeve në pjesë varen kryesisht nga gjendja e shpërndarjes së stresit.

Llojet e zakonshme të çarjeve shuarëse: Çarjet gjatësore (aksiale) gjenerohen kryesisht kur stresi tangjencial në tërheqje tejkalon rezistencën ndaj thyerjes së materialit; çarjet tërthore formohen kur stresi i madh aksial në tërheqje i formuar në sipërfaqen e brendshme të pjesës tejkalon rezistencën ndaj thyerjes së materialit. Çarje; çarjet rrjetore formohen nën veprimin e stresit dy-dimensional në tërheqje në sipërfaqe; çarjet që lirohen ndodhin në një shtresë shumë të hollë të ngurtësuar, të cilat mund të ndodhin kur stresi ndryshon ndjeshëm dhe stresi i tepërt në tërheqje vepron në drejtimin radial. Lloj çarjeje.

Çarjet gjatësore quhen edhe çarje aksiale. Çarjet ndodhin në sforcimin maksimal të tërheqjes pranë sipërfaqes së pjesës dhe kanë një thellësi të caktuar drejt qendrës. Drejtimi i çarjeve është përgjithësisht paralel me boshtin, por drejtimi mund të ndryshojë edhe kur ka përqendrim të sforcimit në pjesë ose kur ka defekte të brendshme strukturore.

Pasi pjesa e punës të jetë shuar plotësisht, ka gjasa të shfaqen çarje gjatësore. Kjo lidhet me stresin e madh tangjencial në tërheqje në sipërfaqen e pjesës së punës të shuar. Ndërsa përmbajtja e karbonit në çelik rritet, rritet edhe tendenca për të formuar çarje gjatësore. Çeliku me karbon të ulët ka një vëllim të vogël specifik të martensitit dhe stres të fortë termik. Ekziston një stres i madh i mbetur kompresiv në sipërfaqe, kështu që nuk është i lehtë të shuar. Ndërsa përmbajtja e karbonit rritet, stresi kompresiv sipërfaqësor zvogëlohet dhe stresi strukturor rritet. Në të njëjtën kohë, stresi maksimal në tërheqje lëviz drejt shtresës sipërfaqësore. Prandaj, çeliku me karbon të lartë është i prirur ndaj çarjeve gjatësore të shuarjes kur mbinxehet.

Madhësia e pjesëve ndikon drejtpërdrejt në madhësinë dhe shpërndarjen e stresit të mbetur, dhe tendenca e saj për çarje gjatësore është gjithashtu e ndryshme. Çarjet gjatësore formohen gjithashtu lehtësisht nga shuarja brenda diapazonit të rrezikshëm të madhësisë së prerjes tërthore. Përveç kësaj, bllokimi i lëndëve të para të çelikut shpesh shkakton çarje gjatësore. Meqenëse shumica e pjesëve të çelikut prodhohen me anë të petëzimit, përfshirjet jo-ari, karbidet, etj. në çelik shpërndahen përgjatë drejtimit të deformimit, duke bërë që çeliku të jetë anizotropik. Për shembull, nëse çeliku i veglave ka një strukturë në formë shiriti, forca e tij e thyerjes tërthore pas shuarjes është 30% deri në 50% më e vogël se forca e thyerjes gjatësore. Nëse ka faktorë të tillë si përfshirjet jo-ari në çelik që shkaktojnë përqendrim të stresit, edhe nëse stresi tangjencial është më i madh se stresi aksial, çarjet gjatësore formohen lehtësisht në kushte të ulëta stresi. Për këtë arsye, kontrolli i rreptë i nivelit të përfshirjeve jo-metalike dhe sheqerit në çelik është një faktor i rëndësishëm në parandalimin e çarjeve gjatësore.

Karakteristikat e shpërndarjes së stresit të brendshëm të çarjeve tërthore dhe çarjeve harkore janë: sipërfaqja i nënshtrohet stresit kompresiv. Pas largimit nga sipërfaqja për një distancë të caktuar, stresi kompresiv ndryshon në një stres të madh tërheqës. Çarja ndodh në zonën e stresit tërheqës, dhe pastaj kur stresi i brendshëm përhapet në sipërfaqen e pjesës vetëm nëse rishpërndahet ose brishtësia e çelikut rritet më tej.

Çarjet tërthore shpesh ndodhin në pjesë të mëdha boshtesh, siç janë rulat, rotorët e turbinave ose pjesë të tjera të boshtit. Karakteristikat e çarjeve janë se ato janë pingule me drejtimin e boshtit dhe thyhen nga brenda jashtë. Ato shpesh formohen para se të ngurtësohen dhe shkaktohen nga stresi termik. Formimet e mëdha shpesh kanë defekte metalurgjike si poret, përfshirjet, çarjet e farkëtimit dhe njollat ​​e bardha. Këto defekte shërbejnë si pikënisje e thyerjes dhe thyerjes nën veprimin e stresit aksial tërheqës. Çarjet harkor shkaktohen nga stresi termik dhe zakonisht shpërndahen në formë harku në pjesët ku ndryshon forma e pjesës. Ato ndodhin kryesisht brenda pjesës së punës ose pranë skajeve të mprehta, brazdave dhe vrimave, dhe shpërndahen në formë harku. Kur pjesët e çelikut me karbon të lartë me një diametër ose trashësi prej 80 deri në 100 mm ose më shumë nuk shuhen, sipërfaqja do të tregojë stres kompresiv dhe qendra do të tregojë stres tërheqës. Stresi, stresi maksimal tërheqës ndodh në zonën e tranzicionit nga shtresa e ngurtësuar në shtresën jo të ngurtësuar, dhe çarjet harkor ndodhin në këto zona. Përveç kësaj, shkalla e ftohjes në skajet dhe cepat e mprehtë është e shpejtë dhe të gjitha shuhen. Kur kalohet në pjesë të buta, domethënë në zonën e paforcuar, zona e stresit maksimal në tërheqje shfaqet këtu, kështu që çarjet e harkut janë të prirura të ndodhin. Shkalla e ftohjes pranë vrimës së kunjit, brazdës ose vrimës qendrore të copës së punës është e ngadaltë, shtresa përkatëse e forcuar është e hollë dhe stresi në tërheqje pranë zonës së tranzicionit të ngurtësuar mund të shkaktojë lehtësisht çarje harku.

Çarjet rrjetëzore, të njohura edhe si çarje sipërfaqësore, janë çarje sipërfaqësore. Thellësia e çarjes është e cekët, përgjithësisht rreth 0.01~1.5 mm. Karakteristika kryesore e këtij lloji çarjeje është se drejtimi arbitrar i çarjes nuk ka të bëjë fare me formën e pjesës. Shumë çarje janë të lidhura me njëra-tjetrën për të formuar një rrjet dhe janë të shpërndara gjerësisht. Kur thellësia e çarjes është më e madhe, si p.sh. më shumë se 1 mm, karakteristikat e rrjetit zhduken dhe bëhen çarje të orientuara rastësisht ose të shpërndara gjatësisht. Çarjet e rrjetit lidhen me gjendjen e stresit dy-dimensional në tërheqje në sipërfaqe.

Pjesët e çelikut me karbon të lartë ose të karbonizuar me një shtresë të dekarburizuar në sipërfaqe janë të prirura të formojnë çarje rrjeti gjatë shuarjes. Kjo ndodh sepse shtresa sipërfaqësore ka përmbajtje më të ulët karboni dhe vëllim specifik më të vogël se shtresa e brendshme e martensitit. Gjatë shuarjes, shtresa sipërfaqësore e karbidit i nënshtrohet stresit në tërheqje. Pjesët, shtresa e defosforizimit e të cilave nuk është hequr plotësisht gjatë përpunimit mekanik, do të formojnë gjithashtu çarje rrjeti gjatë shuarjes me frekuencë të lartë ose sipërfaqes me flakë. Për të shmangur çarje të tilla, cilësia e sipërfaqes së pjesëve duhet të kontrollohet rreptësisht dhe saldimi me oksidim duhet të parandalohet gjatë trajtimit termik. Përveç kësaj, pasi matrica e farkëtimit përdoret për një periudhë të caktuar kohore, çarjet nga lodhja termike që shfaqen në shirita ose rrjeta në zgavër dhe çarjet në procesin e bluarjes së pjesëve të shuar i përkasin të gjitha kësaj forme.

Çarjet që lirohen ndodhin në një zonë shumë të ngushtë të shtresës sipërfaqësore. Stresi kompresiv vepron në drejtimet aksiale dhe tangjenciale, dhe stresi në tërheqje ndodh në drejtimin radial. Çarjet janë paralele me sipërfaqen e pjesës. Lëvizja e shtresës së ngurtësuar pas shuarjes sipërfaqësore dhe ftohjes së pjesëve të karburizuara i përket çarjeve të tilla. Shfaqja e saj lidhet me strukturën e pabarabartë në shtresën e ngurtësuar. Për shembull, pasi çeliku i karburizuar i aliazhuar ftohet me një shpejtësi të caktuar, struktura në shtresën e karburizuar është: shtresa e jashtme e perlitit jashtëzakonisht të imët + karabit, dhe nënshtresa është martensit + austenit mbetës, shtresa e brendshme është perliti i imët ose struktura e perlitit jashtëzakonisht të imët. Meqenëse vëllimi specifik i formimit të nënshtresës martensit është më i madhi, rezultati i zgjerimit të vëllimit është se stresi kompresiv vepron në shtresën sipërfaqësore në drejtimet aksiale dhe tangjenciale, dhe stresi në tërheqje ndodh në drejtimin radial, dhe një mutacion stresi ndodh në brendësi, duke kaluar në një gjendje stresi kompresiv, dhe çarjet që lirohen ndodhin në zona jashtëzakonisht të holla ku stresi kalon ndjeshëm. Në përgjithësi, çarjet fshihen brenda paralel me sipërfaqen dhe, në raste të rënda, mund të shkaktojnë zhveshje të sipërfaqes. Nëse shkalla e ftohjes së pjesëve të karbonizuara përshpejtohet ose zvogëlohet, në shtresën e karbonizuar mund të merret një strukturë uniforme martensiti ose strukturë ultra e imët perliti, e cila mund të parandalojë shfaqjen e çarjeve të tilla. Përveç kësaj, gjatë shuarjes sipërfaqësore me frekuencë të lartë ose me flakë, sipërfaqja shpesh mbinxehet dhe johomogjeniteti strukturor përgjatë shtresës së ngurtësuar mund të formojë lehtësisht çarje të tilla sipërfaqësore.

Mikroplasaritjet ndryshojnë nga katër plasaritjet e lartpërmendura në atë që ato shkaktohen nga mikrostresi. Çarjet ndërgranulare që shfaqen pas shuarjes, mbinxehjes dhe bluarjes së çelikut të veglave me përmbajtje të lartë karboni ose pjesëve të punës të karburizuara, si dhe çarjet e shkaktuara nga moskalitja në kohë e pjesëve të shuarura, lidhen të gjitha me ekzistencën dhe zgjerimin pasues të mikroplasaritjeve në çelik.

Mikroplasaritjet duhet të ekzaminohen nën mikroskop. Ato zakonisht ndodhin në kufijtë origjinalë të kokrrizave të austenitit ose në kryqëzimin e fletëve të martensitit. Disa çarje depërtojnë në fletët e martensitit. Hulumtimet tregojnë se mikroplasaritjet janë më të zakonshme në martensitin e dyfishtë me luspa. Arsyeja është se martensiti i dyfishtë përplaset me njëri-tjetrin kur rritet me shpejtësi të lartë dhe gjeneron stres të lartë. Megjithatë, vetë martensiti i dyfishtë është i brishtë dhe nuk mund të prodhojë deformim plastik që lehtëson stresin, duke shkaktuar kështu lehtësisht mikroplasaritje. Kokrrat e austenitit janë të trasha dhe ndjeshmëria ndaj mikroplasaritjeve rritet. Prania e mikroplasaritjeve në çelik do të zvogëlojë ndjeshëm forcën dhe plasticitetin e pjesëve të shuarura, duke çuar në dëmtime të hershme (thyerje) të pjesëve.

Për të shmangur mikroçarjet në pjesët e çelikut me përmbajtje të lartë karboni, mund të merren masa të tilla si temperatura më e ulët e ngrohjes gjatë shuarjes, marrja e një strukture të imët martensiti dhe zvogëlimi i përmbajtjes së karbonit në martensit. Përveç kësaj, kalitja në kohë pas kalitjes është një metodë efektive për të zvogëluar stresin e brendshëm. Testet kanë vërtetuar se pas kalitjes së mjaftueshme mbi 200°C, karbidet e precipituara në çarje kanë efektin e "saldimit" të çarjeve, gjë që mund të zvogëlojë ndjeshëm rreziqet e mikroçarjeve.

Më sipër është një diskutim mbi shkaqet dhe metodat e parandalimit të çarjeve bazuar në modelin e shpërndarjes së çarjeve. Në prodhimin aktual, shpërndarja e çarjeve ndryshon për shkak të faktorëve të tillë si cilësia e çelikut, forma e pjesës dhe teknologjia e përpunimit të nxehtë dhe të ftohtë. Ndonjëherë çarjet ekzistojnë tashmë para trajtimit termik dhe zgjerohen më tej gjatë procesit të shuarjes; ndonjëherë disa forma të çarjeve mund të shfaqen në të njëjtën pjesë në të njëjtën kohë. Në këtë rast, bazuar në karakteristikat morfologjike të çarjes, analiza makroskopike e sipërfaqes së thyerjes, ekzaminimi metalografik dhe, kur është e nevojshme, analiza kimike dhe metoda të tjera duhet të përdoren për të kryer një analizë gjithëpërfshirëse nga cilësia e materialit, struktura organizative deri te shkaqet e stresit të trajtimit termik për të gjetur çarjen, shkaqet kryesore dhe më pas për të përcaktuar masa efektive parandaluese.

Analiza e thyerjeve të çarjeve është një metodë e rëndësishme për të analizuar shkaqet e çarjeve. Çdo thyerje ka një pikënisje për çarje. Shuarja e çarjeve zakonisht fillon nga pika e konvergjencës së çarjeve radiale.

Nëse origjina e çarjes ekziston në sipërfaqen e pjesës, kjo do të thotë që çarja është shkaktuar nga stresi i tepërt në tërheqje në sipërfaqe. Nëse nuk ka defekte strukturore siç janë përfshirjet në sipërfaqe, por ka faktorë të përqendrimit të stresit siç janë shenjat e forta të thikës, shkalla e oksidit, qoshet e mprehta të pjesëve të çelikut ose pjesët me mutacion strukturor, mund të ndodhin çarje.

Nëse origjina e çarjes është brenda pjesës, kjo lidhet me defekte të materialit ose me stres të tepërt të brendshëm të mbetur në tërheqje. Sipërfaqja e thyerjes së shuarjes normale është gri dhe prej porcelani të imët. Nëse sipërfaqja e thyerjes është gri e errët dhe e ashpër, kjo shkaktohet nga mbinxehja ose indi origjinal është i trashë.

Në përgjithësi, nuk duhet të ketë ngjyrë oksidimi në seksionin e qelqit të çarjes së shuarjes dhe nuk duhet të ketë dekarburizim rreth çarjes. Nëse ka dekarburizim rreth çarjes ose një ngjyrë të oksiduar në seksionin e çarjes, kjo tregon se pjesa kishte tashmë çarje para shuarjes dhe çarjet origjinale do të zgjerohen nën ndikimin e stresit të trajtimit termik. Nëse shihen karbide dhe përfshirje të ndara pranë çarjeve të pjesës, kjo do të thotë se çarjet lidhen me ndarjen e rëndë të karbideve në lëndën e parë ose praninë e përfshirjeve. Nëse çarjet shfaqen vetëm në qoshet e mprehta ose ndryshojnë formën e pjesëve të pjesës pa fenomenin e mësipërm, kjo do të thotë se çarja është shkaktuar nga projektimi i paarsyeshëm strukturor i pjesës ose masa të papërshtatshme për të parandaluar çarjet, ose stresi i tepërt i trajtimit termik.

Përveç kësaj, çarjet në pjesët e trajtimit kimik termik dhe shuarjes sipërfaqësore shfaqen kryesisht pranë shtresës së ngurtësuar. Përmirësimi i strukturës së shtresës së ngurtësuar dhe zvogëlimi i stresit të trajtimit termik janë mënyra të rëndësishme për të shmangur çarjet sipërfaqësore.