Metalo medžiagų netolygumas reiškia nevienodumą ir staigius jų vidinės struktūros, sudėties ar savybių pokyčius. Gedimų analizės atvejais nustatyta, kad daugelį nesėkmių sukelia medžiagų netolygumas. Struktūrų netolygumas daugiausia atsispindi dviem aspektais: vidiniais defektais ir organizacijos nevienodumu:
Vidiniai defektai:
Poringumas. Metalo lydymosi ir liejimo procesų metu dujos, kurios nesugeba ištrūkti iš metalo ertmių. Šie poringumai sutrikdo metalo tęstinumą, sumažindamas jo veiksmingą apkrovą laikantį plotą ir dėl to sumažėja stiprumas ir tvirtumas. Suvirintose sąnariuose dažnai yra įvairaus laipsnio ir poringumo kiekių.
Susitraukimas ir susitraukimas: liejimo metu suformuotos skylės dėl metalo tūrio susitraukimo kietėjimo proceso metu. Paprastai koncentruojama paskutinėje sukietėjusioje liejimo dalyje, tai padarys metalinę struktūrą nenutrūkstamą ir sumažins liejimo mechanines ir apdorojimo savybes.
Įtrūkimai: įtrūkimai yra įtrūkimai, susidarantys metaluose perdirbant ar naudojant dėl streso koncentracijos, nuovargio, trapumo ir kitų veiksnių. Šie įtrūkimai yra rimti netolygumų defektai, kurie gali veikti kaip streso koncentracijos šaltiniai, todėl metalo medžiagos lūžo esant įtempiams, žymiai mažesni už jų aukščiausius stiprumo ribas, žymiai sumažinant medžiagos patikimumą ir tarnavimo laiką.
Nevienalytė organizacija ir grūdų dydis: Metalines medžiagas sudaro daugybė grūdų. Jei grūdų dydis labai skiriasi, skirtingo dydžio grūdų deformacijos laipsnis skiriasi nuo jėgos, o streso koncentracija lengva atsirasti esant grūdų riboms, todėl medžiagų mechaninės savybės nutraukia.
• Nevienalytė fazės sudėtis: Metalo medžiagose gali būti kelios fazės, tokios kaip feritas, cementitas ir perlitas geležies anglies lydiniuose. Šios fazės pasižymi skirtingomis savybėmis, o atominis išdėstymas jų sąsajose yra nepertraukiamas. Kai medžiaga yra jėga ar šiluma, šios sąsajos gali tapti silpnos taškai, darant įtaką bendram medžiagos veikimui. • Antrosios fazės dalelės arba fazės: Užsienio medžiagos antrosios fazės daugiausia kyla iš metalo lydymosi kietėjimo proceso. Pavyzdžiui, pailgos sulfido intarpai gali suskaidyti matricos struktūrą, žymiai sumažindama medžiagos šonines savybes.
Komponentų netolygumą pirmiausia lemia segregacija: Metalų kietėjimo metu, nelygus aušinimo greitis ir kiti veiksniai gali sukelti lydinio elementus nevienodai plačiajame plote. Pavyzdžiui, dideliuose luobelėse gali būti reikšmingų cheminės sudėties skirtumų tarp apačios ir viršaus, dėl kurių skirtingose dalyse gali skirtis medžiagų savybių skirtumai, keliantys iššūkius vėlesniam apdorojimui ir naudojimui.
Kompozicijos ir mikrostruktūros netolygumai atsiranda ne tik metalų lydymo ir liejimo metu, bet ir atsiranda per vėlesnius šaltojo ir karšto darbo ir šilumos apdorojimo procesus: • Šaltojo darbo sukietėjimas: Šaltojo darbo metu metalo grūdai deformuojasi, padidina dislokacijos tankį, o tai lemia didesnį stiprumą ir kietumą, tuo pačiu mažinant dozuotumą ir kietumą. Šis našumo pokytis yra nepertraukiamas tarp apdorotų ir neperdirbtų sričių, turinčių įtakos vėlesniam apdorojimui ir naudojimui. • Netolygus terminis apdorojimas: Jei terminio apdorojimo metu metalinės medžiagos kaitinamos arba netolygiai atvėsinamos, tai gali sukelti nenuoseklų mikrostruktūrinę transformaciją skirtingose medžiagos dalyse, todėl keičiasi veikimo pokyčiai. Pavyzdžiui, gesinant, paviršiaus ir dalies paviršiaus aušinimo greitis gali skirtis, todėl atsiranda didelis paviršiaus kietumas ir žemas šerdies kietumas, sukurdamas našumo nepertraukiamumą.
