【文章內(nèi)容簡介】 上出現(xiàn)的形狀和大小均不同的各種暗色斑點，這些斑點無論與氣泡同時存在或單獨存在，均統(tǒng)稱為斑點狀偏析。當(dāng)斑點散分在整個截面上時稱為一般斑點狀偏析；當(dāng)斑點存在于試片邊緣時稱為連緣斑點狀偏析。斑點狀偏析是鋼錠結(jié)昌過程中區(qū)域偏析的一種。斑點狀偏析處的碳含量比基體高，而硫、磷等元素則比基體稍高。斑點狀偏析對鋼的力學(xué)性能影響不大。但也應(yīng)控制斑點狀偏析的數(shù)量、大小以及不使其集中分布。評定斑點狀偏析的級別時，如果斑點數(shù)量多、點子大、分布集中，應(yīng)評為高級別；如果試樣上即既有點狀偏析，又有氣泡，則應(yīng)分別評定。五、 中心偏析中心偏析在酸浸試片上的中心部位呈現(xiàn)腐蝕較深的暗斑，有點暗斑周圍有灰白色帶及疏松。鋼液在凝固過程中，由于選分結(jié)晶的影響以及連鑄坯中心部分冷卻較慢，從而在中心部位產(chǎn)生成分偏析。評級時可根據(jù)中心暗斑的面積大小及數(shù)量來評定。六、帽口偏析帽口偏析表現(xiàn)在酸浸試片的中心部位呈現(xiàn)發(fā)暗的、易被腐蝕的金屬區(qū)域?？拷笨谂恫课挥珊嫉谋靥盍蠈饘俚脑鎏甲饔茫瑢⒁鹈笨谄?。評級時可根據(jù)發(fā)暗區(qū)域的面積大小進行評定（參照GB/T1979─2000）標(biāo)準(zhǔn)中附錄A評級圖的中心偏析圖片評定。七、皮下氣泡皮下氣泡在橫向酸浸試樣上表現(xiàn)為試樣皮下分散或成簇分布的細長裂紋或橢圓形氣孔，而細長裂紋又多數(shù)垂直于試樣表面，如圖38所示。皮下氣泡是由水鋼錠模內(nèi)清理不良和保護渣不干燥等原因引起的，它造成鋼材熱加工時出現(xiàn)裂紋，因此，熱加工用鋼材不得有皮下氣泡。八、殘余縮孔殘余縮孔是在鋼錠冷凝收縮時產(chǎn)生的。殘余縮孔在橫向酸浸試樣上（多數(shù)情況）表現(xiàn)為中心區(qū)域有不規(guī)則的折裂縫或空洞，在其上或附近常伴有嚴重的疏松、夾雜物（夾渣）或者成分偏析等。鋼錠結(jié)晶時體積收縮得不到鋼液補充，在最后冷凝部分部便形成空洞和空腔，如圖39所示。殘余縮孔是切頭不足造成的，它嚴重破壞了鋼的連續(xù)性，因此這種缺陷是絕對不允許存在的。如果發(fā)現(xiàn)鋼材有殘余縮孔，允許將其頭部相應(yīng)于殘余縮孔的部位切除，并重新取樣，直至不出現(xiàn)殘余縮孔為止。殘余縮孔的級別可根據(jù)裂紋或空隙的大小來評定。九、翻皮在橫向酸蝕試樣上看，翻皮一般表現(xiàn)為顏色和周圍不同，且形狀不規(guī)則的彎曲狹長條帶。條帶中間及其周圍存在這氧化物和硅酸鹽夾雜，以及氣孔。翻皮的產(chǎn)生，是在澆注過程中鋼液表面氧化膜翻入鋼液中，凝固前未能浮出所致。十、白點白點在酸浸試樣上表現(xiàn)為鋸齒形的細小發(fā)裂，呈放射狀、同心圓形或不規(guī)則形狀分散在中央部位。而在縱向斷口上則表現(xiàn)為圓形或橢圓形亮斑或細小裂縫。白點的形成機理是氫和組織應(yīng)力共同作用的結(jié)果，見圖310所示十一、內(nèi)部氣泡內(nèi)部氣泡在酸浸試樣上呈度不等的直線裂縫或彎曲的裂縫，其內(nèi)壁較為光滑，有些裂縫還伴有微小的可見夾雜物。鋼液中含有大量氣體，在澆注過程中大量析出，隨著結(jié)晶的進行，在樹枝晶體之間形成的氣泡不能很好上浮而留在鋼的空位中，如圖311所示。十二、非金屬夾雜物（肉眼可見）及夾渣非金屬夾雜物在酸浸試樣上表現(xiàn)為不同形狀和不同顏色的顆粒。它是沒有來得及上浮而被凝固在鋼錠中的熔渣，或剝落到鋼液中的爐襯和澆注系統(tǒng)內(nèi)壁的耐火材料。非金屬夾雜物的存在皮壞了金屬的連續(xù)性，在熱加工、熱處理時容易產(chǎn)生裂紋，降低鋼的度，特別是疲勞強度。評定非金屬夾雜物時應(yīng)以肉眼可見的雜質(zhì)為限。如果度樣上出現(xiàn)空洞或空隙，但又看不到夾雜物，可按疏松評定。對要求高的鋼種，應(yīng)進行高倍檢驗。此外還有內(nèi)裂、中心增碳、表面裂紋、脫碳以及高速鋼碳化物剝落等宏觀組織缺陷，這里不一一介紹。評定上述各類缺陷時，以GB/T1979─2001標(biāo)準(zhǔn)附錄A中所列圖片為準(zhǔn)，評定時各類缺陷以目視可見為限，為了確定缺陷的類別，允許使用不大于10倍的放大鏡，根據(jù)缺陷輕重程度按照所述的評定原則與評論圖進行比較，分別評定級別。當(dāng)其輕重程度介于相鄰兩級之間時，可評半級。對于不要求評定級別的缺陷，只判定缺陷類別。在進行比較評定其它尺寸的鋼材（坯）的缺陷級別時，根據(jù)各缺陷評級圖，按缺陷存在的嚴重程度縮小或放大。各類鋼材酸浸試驗顯示的宏觀組織缺陷級別要求不盡相同，所以做宏檢驗時必須弄清楚相應(yīng)標(biāo)要求，譬如，碳素結(jié)構(gòu)鋼（GB/T700─1988）和低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼（GB/T1591─1994）標(biāo)準(zhǔn)中就沒有低倍組織要求，另外，根據(jù)不同成份鋼容易產(chǎn)生某些缺陷的特點和對鋼材使用要求的不同，不同標(biāo)準(zhǔn)低倍組織缺陷檢驗項目了不盡相同。在做試驗或研究時，應(yīng)根據(jù)檢驗、試驗?zāi)康倪x擇最容易發(fā)現(xiàn)問題的方法。第三節(jié) 酸浸試驗宏觀是檢驗指用肉眼或放大鏡在材料或零件上檢查由于冶煉、軋制及各種加工過程所帶來的化學(xué)成分及組織等不均勻性或缺陷的一種方式。這種檢驗方法也稱低倍檢驗。鋼的宏觀檢驗是進行試樣檢驗或直接在鋼件上進行檢驗，其特點是檢驗面積大，易檢查出分散缺陷，且設(shè)備及操作建議，檢驗速度快。因此各國標(biāo)準(zhǔn)都規(guī)定要使用宏觀檢驗方法來檢驗鋼的宏觀缺陷。以上所說各種缺陷，均屬宏觀缺陷，如何能觀察到這些宏觀缺陷，一般就是通酸洗顯露缺陷。一、 試樣制備為了有效地利用酸浸試驗評定鋼的質(zhì)量，取樣時應(yīng)選擇具有代表性的試樣和最容易產(chǎn)生缺陷的部位。取樣部位，試樣大小，在相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中都有明顯規(guī)定，但作為試驗（非試驗）用宏觀試樣，試驗者可根據(jù)需要決定取樣位、方向、大小等。試樣觀察面，如果用氣割等熱加工方法取樣，觀察面的熔化、熱形響區(qū)都必須用冷加工方法清除，并經(jīng)車、銑或刨加工后經(jīng)磨光，冷加工方面法取樣，觀察面也需經(jīng)磨光。二、酸洗酸洗分冷酸洗浸蝕和熱酸洗浸蝕，冷酸浸蝕和熱酸浸蝕都必須根據(jù)材料成分的不同選擇酸洗。譬如，188類型奧氏體鋼熱酸洗，其酸洗依采用10份鹽酸、1份硝酸、10份水的比例配制。加熱溫度60─80℃，浸酸時間5─25分鐘。為了顯露鋼材缺陷，也有用點解酸蝕法的，這種方法效果好，宏觀組織和缺陷清析，但相對冷、熱酸蝕較腐雜。第四節(jié) 鋼材塔形發(fā)紋酸洗檢驗方法鋼材塔形發(fā)紋酸浸檢驗就是為了判斷發(fā)紋存在情況，是檢查鋼材冶金質(zhì)量的有效方法之一。檢驗標(biāo)準(zhǔn)為GB/T157111995。發(fā)紋是鋼中夾雜或氣孔、疏松等在加工過程中沿鍛軋方向被延伸所形成的細小紋縷，是鋼中宏觀缺陷的一種。發(fā)紋的存在，嚴重地影響鋼的力學(xué)性能，特別是疲勞強度等。因此，對制造重要機件所用的鋼材，如優(yōu)質(zhì)或高級優(yōu)質(zhì)合金結(jié)構(gòu)鋼，對發(fā)紋的數(shù)量、大小和分布狀態(tài)都有嚴格的限制。如單條發(fā)紋最大應(yīng)不大于6─8mm?？傞L應(yīng)不大于20─30mm，每階條數(shù)不大于3─4條等。鋼材塔形發(fā)紋酸浸檢驗就是為了判斷發(fā)紋存在情況而設(shè)計的，是檢查鋼的冶金質(zhì)量的有效方法之一。一、 試樣制作根據(jù)GB/T15711─1995標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，試驗采用塔形試樣。試驗用的鋼材（鋼坯），其直徑不得小于16mm或不得大于150mm（小于16mm或大于150mm的鋼材不進行塔形檢驗，除用戶有特殊要求）。試樣自交貨狀態(tài)的鋼材（鋼坯）上截取。試驗時每批鋼材中取三個試樣，一般在鋼材的頭、中、尾部各取一個試樣。取樣數(shù)量及部位也可按產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)或?qū)ｉT協(xié)議規(guī)定。方鋼或圓鋼試樣的檢驗面為三個平行于鋼材（或鋼坯）軸線的同心圓柱面（圖312所示），扁鋼試樣的檢驗面為平行于鋼材（鋼坯）軸線的縱截面（圖313所示）塔形試樣尺寸見（表31所示）試樣加工過程中應(yīng)采用合理的切削工藝，防止產(chǎn)生過熱現(xiàn)象，檢驗面應(yīng)光滑。二、發(fā)紋的顯示試樣表面發(fā)紋的現(xiàn)實可按照GB/T2261991鋼的低倍組織及缺陷酸蝕檢驗方法標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定進行。塔形試樣的浸蝕度對顯示發(fā)紋的效果有很大的影響。因此，對流線較重的低碳鋼、低合金鋼的浸蝕不能太深，否則會使流線加重而發(fā)紋難以分辨。某些高合金鋼，將其深腐蝕，易暴露發(fā)紋。三、發(fā)紋的檢驗和結(jié)果評定檢驗時一般用肉眼觀察并檢驗試樣每個階梯的整個表面上發(fā)紋的數(shù)量、長度和分布，必要時可用不大于10倍的放大鏡進行檢驗。目前對發(fā)紋的識別還存在不少分歧，比較一致的看法是發(fā)紋經(jīng)酸蝕后再腐蝕面上呈窄而深的縫，而那些較寬的并帶有緩坡、底部平坦且深度很淺的凹槽則不應(yīng)認為為發(fā)紋。但應(yīng)注意，不要把偏析帶、流線或發(fā)裂（白點）與裂混淆。發(fā)紋檢驗項目包括試樣每個臺比上發(fā)紋的條數(shù)，發(fā)紋的總度，以及每個試樣上發(fā)紋的總條數(shù)，總長度和最大度。第五節(jié) 斷口檢驗斷口檢驗時鋼材宏觀缺陷檢驗方法之一。斷口檢驗就是在試樣上刻槽，借外力是指折斷，觀察斷口，判斷鋼材質(zhì)量。目前，我國共有兩個斷口檢驗方法標(biāo)準(zhǔn)，即GB/T18141979鋼材斷口檢驗方法標(biāo)準(zhǔn)，簡稱鋼材斷口標(biāo)準(zhǔn)；GB/T29711982碳素鋼、低合金鋼斷口檢驗方法標(biāo)準(zhǔn)，簡稱碳素鋼斷口標(biāo)準(zhǔn)。兩個標(biāo)準(zhǔn)均有自己的使用范圍，不得互相代用。一、取樣和試樣制備對于在使用過程中破損的工作和生產(chǎn)制造過程中由于某種原因而導(dǎo)致破損的工件斷口，以及作拉力、沖擊等試驗的試樣破斷后的斷口，不再需任何制備加工就可直接進行觀察和檢驗。對于專為進行斷口檢驗的鋼坯和鋼材，取樣的部位、方法和要求基本上合酸蝕試樣相同，有時甚至可以酸蝕后的試樣來作。鋼材斷口度樣，以40mm的圓或方為界，大于40mm的圓鋼或方鋼，檢驗縱向斷口，取橫向試樣；小于可等于40mm的圓鋼或方鋼，檢驗橫向斷口，取縱向試樣?？v向斷口試樣長為100─400mm,在試樣一邊或兩邊刻槽。橫向試樣厚度15─25mm，沿橫截面的中心線刻槽，一般采用V形槽。為了真實地顯示缺陷，應(yīng)使試樣脆斷，盡可能沖擊方式一次折斷，嚴禁反復(fù)沖壓。試樣折斷后，搜先應(yīng)采取妥善措施防止斷口表面損傷和沾污，然后用肉眼或借助10以下放大鏡將斷口分類，判斷斷口缺陷。二、鋼材斷口組織及斷口評定評定斷口分類方法很多，歸納起來按以下三方面分類：（1）按斷裂性質(zhì)可分為脆性斷口、韌性斷口、疲勞斷口，以及由介質(zhì)和熱的影響而斷裂的斷口（如應(yīng)力腐蝕開裂的斷口、氫脆斷口、腐蝕疲勞斷口、高溫蠕變斷口等）；（2）按斷裂途徑可分為穿晶斷口、晶界斷口、混合斷口等；（3）按斷口形貌和材料冶金缺陷性質(zhì)分類有纖維狀、結(jié)晶狀、瓷狀（干纖維）、臺狀、撕痕狀、層狀、縮孔殘余、白點、氣泡、內(nèi)裂、非金屬夾雜物（肉眼可見）和夾渣、異金屬夾雜物、黑脆、石狀、萘狀等斷口則屬報廢缺陷斷口。纖維狀斷口斷口表面呈暗灰色絨毯狀，無光澤，無結(jié)晶顆粒。斷口邊緣有顯著的塑性變形。這種斷口常出現(xiàn)在熱軋或退火的鋼材（坯）上，屬于鋼材的正常斷口，它表示鋼材有良好的韌性。結(jié)晶狀斷口斷口齊平，呈亮灰色，有強烈的金屬光澤和明顯的結(jié)晶顆粒。這種斷口常出現(xiàn)在熱軋或退火的鋼材（坯）上，這是一種正常斷口。瓷狀斷口這是一種具有綢緞光澤、很致密、類似細瓷碎片的亮灰色斷口。這種斷口常出現(xiàn)在用過共析鋼和某些合金鋼軋制的、淬火及低溫回火后的鋼材（坯）上，這是一種正常斷口。臺狀斷口臺狀斷口的宏觀特征是寬窄不同的平臺狀組織，顏色比金屬基體稍淺，多分布在偏析區(qū)內(nèi)。這處缺陷一般出現(xiàn)在樹枝晶發(fā)達的鋼錠頭部和中部，屬允許缺陷。這種缺陷是鋼沿其粗大樹枝晶斷裂的結(jié)果。大量生產(chǎn)檢驗和試驗研究結(jié)果表明，臺狀斷口對縱向機械性能無影響，對橫向機械性能的強度指針也無影響，但對塑性、韌性指標(biāo)都有一定影響。這種影響隨著臺狀嚴重程度的增加而增加，絕大數(shù)都滿足技術(shù)條件的要求，只有個別大規(guī)格的鋼材偶爾出現(xiàn)不合格現(xiàn)象。撕痕狀斷口撕痕狀斷口特征是在縱向斷口上呈現(xiàn)出比基體顏色較淺，灰白色而致密的光滑條帶。其分布無一定規(guī)律，可在柱狀晶區(qū)，也可以等軸晶區(qū)。出現(xiàn)撕痕狀斷口的主要原因是鋼中殘余鋁過多，造成氮化鋁沿鑄造晶界析出而形成脆性薄膜，此薄膜斷裂便產(chǎn)生痕狀缺陷。輕微的撕痕狀缺陷對鋼的縱、橫向力學(xué)性能的影響均不明顯，但嚴重時，縱向韌性指標(biāo)降低，更主要的是橫向塑性與韌性指標(biāo)顯著下降。所以，除了嚴重的撕痕狀缺陷之外，一般的或較重的缺陷均不影響鋼材的使用。此類缺陷屬于允許缺陷。層狀斷口層狀斷口的宏觀特征是在縱向斷口的熱加工方向出現(xiàn)金屬光澤、凹凸不平、 層次起伏的條帶，條帶中伴有白亮的或灰色的線條。這種斷口缺陷嫻熟影響鋼材的橫向塑性和沖擊吸收功指標(biāo)?？s孔殘余斷口縮孔殘余斷口的特征是在縱向斷口的軸心區(qū)出現(xiàn)非結(jié)晶的條帶或在輸送區(qū)以非金屬夾雜物或夾渣形態(tài)出現(xiàn)，沿條帶往往出現(xiàn)氧化色?？s孔殘余斷口一般都出現(xiàn)在鋼錠頭部的軸心區(qū)，主要是鋼錠補縮不足或切頭不夠等原因造成的。這種缺陷破壞金屬的連續(xù)性，屬于不允許存在的缺陷。白點斷口在斷口上白點多呈圓形或橢圓形銀灰色斑點，斑點內(nèi)的組織為顆粒狀，個別斑點呈鴨嘴形裂口，一般多分布在偏析區(qū)內(nèi)，淬火斷口最為敏感。白點主要是鋼中含氫量過多和內(nèi)應(yīng)力共同作用造成的。這種缺陷破壞金屬的連續(xù)性，屬于不允許存在的缺陷。氣泡斷口氣泡斷口的特征是在縱向斷口上沿?zé)峒庸し较虺霈F(xiàn)內(nèi)壁光滑的非結(jié)晶細長條帶，多分布在皮下，有時也出現(xiàn)在內(nèi)部。氣泡主要是鋼液氣體過多，澆注系統(tǒng)潮濕，鋼錠模有銹等原因造成的。這種缺陷破壞鋼的連續(xù)性，屬于不允許存在的缺陷。內(nèi)裂斷口內(nèi)裂分為“鍛裂”和“冷裂”兩種。鍛裂的特征是出現(xiàn)光滑的平面或裂縫，這是熱加工過程中滑動摩擦造成的。冷裂的特征是出現(xiàn)與基體有明顯分界的、顏色稍淺的平面與裂縫。經(jīng)過熱處理或酸洗的試樣可能有氧化色。鍛裂時熱加工溫度過低，內(nèi)外溫差和熱加工壓力過大，變形不合理等原因造成的。冷裂是鍛軋冷卻太快、組織應(yīng)力與熱應(yīng)力迭加造成的。內(nèi)裂嚴重破壞金屬的連續(xù)性、屬于不允許存在的缺陷。1非金屬夾雜物（肉眼可見）和夾渣斷口這類斷口在縱向斷口上呈顏色不同的（灰白、淺黃、黃綠色等）、非結(jié)晶的細條帶或塊狀。其分布無一定規(guī)律，整個斷口均可見到。如果夾雜物很細小，難以辨別，可將斷口在空氣爐中加熱到300℃左右，冷卻后再檢查，若是非金屬夾雜，其顏色不變，而集體金屬則變?yōu)樗{色或其它顏色，借此加以分辨。這種缺陷是在澆注過程中隨鋼液帶入的渣子、耐火材料和夾雜物等造成的，屬于破壞金屬連續(xù)性的缺陷。1異金屬夾雜物斷口異金屬夾雜物在縱向斷口上呈條帶狀，與基體金屬有明顯的邊界，其變形能力、金屬光澤和組織結(jié)構(gòu)均與基體不同，條帶邊界有進出現(xiàn)氧化現(xiàn)象。這種缺陷是調(diào)入的外部金屬、合金粉末熔化造成的，它破壞金屬組織的均勻度或連續(xù)性，屬于不允許存在的缺陷。1黑脆斷口斷口上局部或全部為灰黑色，嚴重時可看到石墨碳顆粒，一般多在鋼材的中心區(qū)