【文章內(nèi)容簡介】 驗(yàn)內(nèi)容包括疏松、縮孔、偏析、白點(diǎn)、夾雜、裂紋。 疏松 疏松是鋼不致密的表現(xiàn)，多出現(xiàn)于鋼錠的上部，在化學(xué)成分上疏松點(diǎn)的碳、硫、磷含量比集體偏高。根據(jù)疏松在橫斷面上的分布位置，將疏松分為一般疏松和中心疏松。 （ 1） 一般疏松。鋼材橫截面上組織不致密，腐蝕后整個(gè)截面上呈分散的小孔隙和暗黑色小圓點(diǎn)。 （ 2） 中心疏松。鋼材橫截面上軸心區(qū)域組織不致密，腐蝕后有聚集的小孔隙、凹陷的暗黑點(diǎn)和中心變黑的現(xiàn)象。 縮孔 在鋼材橫截面的軸心區(qū)域，浸蝕后顯現(xiàn)出不規(guī)則的皺折縫隙或空洞，周圍 集聚嚴(yán)重的疏松、偏析和非金屬夾雜物。由于熱加工的影響，縮孔的位置常常造成偏心。在鋼材的縱向截面上，縮孔表現(xiàn)為非結(jié)晶構(gòu)造的條帶和疏松，有時(shí)存在雜質(zhì)。正常情況下，鋼錠在切除冒口時(shí)即可將冒口切去，但若縮孔較深或產(chǎn)生二次縮孔，以及鋼錠切頭量過少使縮孔未能切凈，鋼中仍會(huì)存在部分縮孔，或因此引起的二次裂紋，稱為縮孔殘余。 偏析 偏析是指鋼中化學(xué)成分分布不均勻的現(xiàn)象。在化學(xué)成分 13 上，偏析帶上的碳、硫、磷以及其它雜質(zhì)的含量較基體較高，其中以碳的增高為最顯著。經(jīng)浸蝕后可能見到的偏析主要有方框形偏析、中心偏析和點(diǎn)狀偏析。 （ 1） 方框形偏析。在鋼材的橫截面上，腐蝕后顯現(xiàn)出由致密的暗黑色小點(diǎn)組成的顏色較深的方框形，方框以內(nèi)的組織較外部不致密。由于熱加工變形的影響，方框有時(shí)變成不規(guī)則的“◇”形、“”形乃至任意形狀。 （ 2） 中心偏析。在鋼材橫截面的中心部位，腐蝕后顯現(xiàn)出形狀不規(guī)則的深暗色斑點(diǎn)。 （ 3） 點(diǎn)狀偏析。在鋼材的橫截面上，腐蝕后顯現(xiàn)出分散的、不同形狀、不同大小、略有低陷的暗黑色斑點(diǎn)，在鋼材的縱斷面上呈暗色條帶，嚴(yán)重時(shí)往往伴有氣泡出現(xiàn)。 夾雜 鋼中的夾雜分為三類：金屬夾雜、非金屬夾雜和翻皮。 （ 1） 金屬夾雜。在鋼材的橫截面上，浸蝕后 顯現(xiàn)出邊界清晰、與基體金屬顏色明顯不同的異形金屬塊。 （ 2） 非金屬夾雜。在鋼材的橫截面上，浸蝕后表現(xiàn)為有一定深度又不規(guī)則的小空洞，有時(shí)可見到白色或其它顏色的夾雜顆粒，分布無一定規(guī)律。 （ 3） 翻皮。在鋼材橫截面上，浸蝕后可見到亮白色或暗色的、彎曲且不規(guī)則的細(xì)長帶，缺陷內(nèi)部及周圍常常有非金屬夾雜和氣孔。在縱向截面上，顯示為不同顏色的非結(jié)晶構(gòu)造的條紋。，嚴(yán)重時(shí)呈層狀。 白點(diǎn) 在鋼材的橫截面上，浸蝕后可見到直的、彎曲的或鋸齒形的細(xì)長裂紋，位置多在 1/3~1/2 半徑（或壁厚）處，也有的處于中心位置。白點(diǎn)的位置與鋼材及 鍛件的冷卻條件有關(guān)，冷卻越快白點(diǎn)越接近表面，冷卻緩慢則白點(diǎn)趨向中心。冷卻快形成 14 的白點(diǎn)數(shù)量多長度短，冷卻慢形成的白點(diǎn)數(shù)量少長度較長。在縱向斷口上，白點(diǎn)多顯示為圓形或橢圓形的銀白色斑點(diǎn)，直徑從零點(diǎn)幾毫米至十幾毫米乃至幾十毫米。 裂紋 （ 1） 軸心晶間裂紋。軸心晶間裂紋是鋼錠凝固結(jié)晶時(shí)產(chǎn)生的熱裂紋，在熱軋和鍛壓時(shí)未能焊合而遺留在成材中，在鋼材橫截面的中心區(qū)域，浸蝕后顯示為蜘蛛網(wǎng)狀裂紋。 （ 2） 發(fā)紋。發(fā)紋是鋼中夾雜和氣孔等缺陷在加工時(shí)延伸而形成的，它表現(xiàn)為沿鋼材的加工方向的類似頭發(fā)絲粗細(xì)的裂紋。 .磷、硫元素偏析的檢 驗(yàn) 正常情況下，鋼中都含有微量的硫和磷，其分布也是不均勻的。但若硫化物和磷化物偏析嚴(yán)重，會(huì)引起鋼的熱脆性和冷脆性。采用印痕法檢驗(yàn)磷化物和硫化物的分布狀況。 驗(yàn)收結(jié)論：符合標(biāo)準(zhǔn)收貨，不符合，退貨 預(yù)備熱處理 選用工藝 選用工藝為正火， 正火是將鋼加熱到 Ac3 或 ACcm 以上 30~50℃并保溫一定時(shí)間，然后出爐在空氣中冷卻的熱處理工藝。與完全退火相比，二者的加熱溫度及保溫時(shí)間相同，但正火冷卻速度較快，轉(zhuǎn)變溫度較低，發(fā)生偽共析轉(zhuǎn)變。 正火的目的 1． 低碳鋼正火的目的之一是為了提高切削性能。但是對有些含碳量低于 0． 20％的鋼，即使按通常正火溫度正火后，自由鐵索體量仍過多，硬度過低，切削性能仍較差．為了適當(dāng) 15 提高硬度，應(yīng)提高加熱溫度 (可比 Ac3 高 100℃ )，以增大過冷奧氏體的穩(wěn)定性，而且應(yīng)該增大冷卻速度，以獲得較細(xì)的珠光體和分散度較大的鐵素體。 2． 中碳鋼的正火應(yīng)該根據(jù)鋼的成分及工件尺寸來確定冷卻方式。含碳量較高，含有合金元素，可采用較緩慢冷卻速度，如在靜止空氣中或成堆堆放冷卻，反之則采用較快冷卻速度。 3． 過共析鋼正火，一般是為了消除網(wǎng)狀碳化物，故加熱時(shí)必須保證碳化物全部溶入奧氏體中。為了抑制自由碳化物的析出，使其獲得偽 共析組織，必須采用較大冷卻速度，如鼓風(fēng)冷卻、噴霧冷卻，甚至油冷或水冷至 Ar1 點(diǎn)以下的溫度取出空冷。 4． 雙重正火。有些鍛件的過熱組織或鑄件粗大鑄造組織，一次正火不能達(dá)到細(xì)化組織的目的，為此采用二次正火，始可獲得良好結(jié)果．第一次正火在高于 Ac3 點(diǎn)以上 150— 200℃ 的溫度加熱，以擴(kuò)散辦法消除粗大組織，使成分均勻；第二次正火以普通條件進(jìn)行，其目的是細(xì)化組織． 我們選擇的是一次正火熱處理，在 上述的目的中，我們的目的是消除原料中的殘余的應(yīng)力以及消除 網(wǎng)狀碳化物。 正火作用 正火 冷卻速度較退火快些，所得到的組織較細(xì)， 對于亞共析鋼主要是細(xì)化晶粒，均勻組織，提高機(jī)械性能；對于力學(xué)性能要求不高的普通結(jié)構(gòu)零件，正火可作為最終熱處理；對于低中碳結(jié)構(gòu)鋼，主要是提高硬度，改善切削加工性能，高碳鋼則應(yīng)采用退火；對于過共析鋼，有利于球化退火，為淬火作組織準(zhǔn)備。 正火工藝規(guī)范示意圖： 16 淬火加中溫回火 將工件加熱保溫后，在水、油或其它無機(jī)鹽、有機(jī)水溶液等淬冷介質(zhì)中快速冷卻。淬火后鋼件變硬，但同時(shí)變脆。為了降低鋼件的脆性，將淬火后的鋼件在高于室溫而低于 710℃ 的某一適當(dāng)溫度進(jìn)行長時(shí)間的保溫，再進(jìn)行冷卻，這種工藝稱為回火。 淬火加熱方式及加熱 溫度的確定原則 淬火一般是最終熱處理工序。因此，應(yīng)采用保護(hù)氣氛加熱或鹽爐加熱。只有一些毛坯或棒料的調(diào)質(zhì)處理 (淬火、高溫回火 )可以在普通空氣介質(zhì)中加熱。因?yàn)檎{(diào)質(zhì)處理后尚須機(jī)械切削加工，可以除去表面氧化、脫碳等加熱缺陷。但是隨著少、無切削加工的發(fā)展、調(diào)質(zhì)處理后僅是一些切削加工量很小的精加工，因而也要求無氧化，脫碳加熱。 淬火加熱一般是熱爐裝料。但對工件尺寸較大，幾何形狀復(fù)雜的高合金鋼制工件，應(yīng)該根據(jù)生產(chǎn)批量的大小，采用預(yù)熱爐 (周期作業(yè) )預(yù)熱，或分區(qū) (連續(xù)爐 )加熱等方式進(jìn)行加熱。 1：淬火加熱溫度： 淬火加熱溫度，主要根據(jù)鋼的相變點(diǎn)來確定。對亞共析鋼，一般選用淬火加熱溫度為 Ac3+（ 30— 50℃ )，過共析鋼則 17 為 Ac1+(30— 50℃ )。之所以這樣確定，因?yàn)閷喒参鲣搧碚f，若加熱溫度低于 Ac3，則加熱狀態(tài)為奧氏體與鐵素體二相組成，淬火冷卻后鐵素體保存下來，使得零件淬火后硬度不均勻，強(qiáng)度和硬度降低。比 Ac3 點(diǎn)高 30— 50℃ 的目的是為了使工件心部在規(guī)定加熱時(shí)間內(nèi)保證達(dá)到 Ac3 點(diǎn)以上的溫度，鐵素體能完全溶解于奧氏體中，奧氏體成分比較均勻，而奧氏體晶粒又不致于粗大。對過共析鋼來說，淬火加熱溫度在 Ac1～ Ac3 之 間時(shí)，加熱狀態(tài)為細(xì)小奧氏體晶粒和未溶解碳化物，淬火后得到隱晶馬氏體和均勻分布的球狀碳物。這種組織不僅有高的強(qiáng)度和硬度、高的耐磨性，而且也有較好的韌性。如果淬火加熱溫度過高，碳化物溶解，奧氏體晶粒長大，淬火后得到片狀馬氏體 (孿晶馬氐體 )，其顯微裂紋增加，脆性增大，淬火開裂傾向也增大。由于碳化物的溶解，奧氏體中含碳量增加，淬火后殘余奧氏體量增多，鋼的硬度和耐磨性降低。高于 Ac1 點(diǎn) 30— 50℃ 的目的和亞共析鋼類似，是為了保證工件內(nèi)各部分溫度均高于 Ac1。 2：注意：確定淬火加熱溫度時(shí)，尚應(yīng)考慮工件的形狀、尺寸、原 始組織、加熱速度、冷卻介質(zhì)和冷卻方式等因素。 在工件尺寸大、加熱速度快的情況下，淬火溫度可選得高一些。因?yàn)楣ぜ?，傳熱慢，容易加熱不足，使淬火后得不到全部馬氏體或淬硬層減薄。加熱速度快，工件溫差大，也容易出現(xiàn)加熱不足。另外，加熱速度快，起始晶粒細(xì)，也允許采用較高加熱溫度。在這種情況下，淬火溫度可取 Ac3+(50— 80℃ )，對細(xì)晶粒鋼有時(shí)取 Ac3+100℃ 。對于形狀較復(fù)雜，容易變形開裂的工件，加熱速度較慢，淬火溫度取下限。 考慮原始組織時(shí)，如先共析鐵素體比較大，或珠光體片間距較大，為了加速奧氏體均勻化過程， 淬火溫度取得高一些。對過共析鋼為了加速合金碳化物的溶解，以及合金元素的均勻化，也應(yīng)采取較高的淬火溫度。例如高速鋼的 Ac1 點(diǎn)為 820—840℃ ，淬火加熱溫度高達(dá) 1280℃ 。 考慮選用淬火介質(zhì)和冷卻方式時(shí)，在選用冷卻速度較低的淬火介質(zhì)和淬火方法的情況下，為了增加過冷奧氏體的穩(wěn)定 18 性，防止由于冷卻速度較低而使工件在淬火時(shí)發(fā)生珠光體型轉(zhuǎn)變，常取稍高的淬火加熱溫度。 二、淬火加熱時(shí)間的確定原則 淬火加熱時(shí)間應(yīng)包括工件整個(gè)截面加熱到預(yù)定淬火溫度，并使之在該溫度下完成組織轉(zhuǎn)變、碳化物溶解和奧氏體成分均勻化所需的時(shí)間。因此 ，淬火加熱時(shí)間包括升溫和保溫兩段時(shí)間。在實(shí)際生產(chǎn)中，只有大型工件或裝爐量很多情況下，才把升溫時(shí)間和保溫時(shí)間分別進(jìn)行考慮。一般情況下把升溫和保溫兩段時(shí)間通稱為淬火加熱時(shí)間。當(dāng)把升溫時(shí)間和保溫時(shí)間分別考慮時(shí)，由于淬火溫度高于相變溫度，所以升溫時(shí)間包括相變重結(jié)晶時(shí)間。保溫時(shí)間實(shí)際上只要考慮碳化物溶解和奧氏體成分均勻化所需時(shí)間即可。在具體生產(chǎn)條件下，淬火加熱時(shí)間常用經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算，通過試驗(yàn)最終確定。常用經(jīng)驗(yàn)公式是