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正文內(nèi)容

不銹鋼鋼材質(zhì)量檢驗(yàn)培訓(xùn)資料(編輯修改稿)

2024-08-09 21:02 本頁(yè)面
 

【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 上出現(xiàn)的形狀和大小均不同的各種暗色斑點(diǎn),這些斑點(diǎn)無(wú)論與氣泡同時(shí)存在或單獨(dú)存在,均統(tǒng)稱為斑點(diǎn)狀偏析。當(dāng)斑點(diǎn)散分在整個(gè)截面上時(shí)稱為一般斑點(diǎn)狀偏析;當(dāng)斑點(diǎn)存在于試片邊緣時(shí)稱為連緣斑點(diǎn)狀偏析。斑點(diǎn)狀偏析是鋼錠結(jié)昌過(guò)程中區(qū)域偏析的一種。斑點(diǎn)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(diǎn)狀偏析對(duì)鋼的力學(xué)性能影響不大。但也應(yīng)控制斑點(diǎn)狀偏析的數(shù)量、大小以及不使其集中分布。評(píng)定斑點(diǎn)狀偏析的級(jí)別時(shí),如果斑點(diǎn)數(shù)量多、點(diǎn)子大、分布集中,應(yīng)評(píng)為高級(jí)別;如果試樣上即既有點(diǎn)狀偏析,又有氣泡,則應(yīng)分別評(píng)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(diǎn)暗斑周圍有灰白色帶及疏松。鋼液在凝固過(guò)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(píng)級(jí)時(shí)可根據(jù)中心暗斑的面積大小及數(shù)量來(lái)評(píng)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?duì)金屬的增碳作用,將引起帽口偏析。評(píng)級(jí)時(shí)可根據(jù)發(fā)暗區(qū)域的面積大小進(jìn)行評(píng)定(參照GB/T1979─2000)標(biāo)準(zhǔn)中附錄A評(píng)級(jí)圖的中心偏析圖片評(píng)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(xì)長(zhǎng)裂紋或橢圓形氣孔,而細(xì)長(zhǎng)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(hù)渣不干燥等原因引起的,它造成鋼材熱加工時(shí)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(shí)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(yán)重的疏松、夾雜物(夾渣)或者成分偏析等。鋼錠結(jié)晶時(shí)體積收縮得不到鋼液補(bǔ)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(yán)重破壞了鋼的連續(xù)性,因此這種缺陷是絕對(duì)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(jí)別可根據(jù)裂紋或空隙的大小來(lái)評(píng)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(zhǎng)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(guò)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(diǎn)白點(diǎn)在酸浸試樣上表現(xiàn)為鋸齒形的細(xì)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(xì)小裂縫。白點(diǎn)的形成機(jī)理是氫和組織應(yīng)力共同作用的結(jié)果,見(jiàn)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(jiàn)夾雜物。鋼液中含有大量氣體,在澆注過(guò)程中大量析出,隨著結(jié)晶的進(jìn)行,在樹(shù)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(jiàn))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(méi)有來(lái)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(shí)容易產(chǎn)生裂紋,降低鋼的度,特別是疲勞強(qiáng)度。評(píng)定非金屬夾雜物時(shí)應(yīng)以肉眼可見(jiàn)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(píng)定。對(duì)要求高的鋼種,應(yīng)進(jìn)行高倍檢驗(yàn)。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(píng)定上述各類缺陷時(shí),以GB/T1979─2001標(biāo)準(zhǔn)附錄A中所列圖片為準(zhǔn),評(píng)定時(shí)各類缺陷以目視可見(jiàn)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(píng)定原則與評(píng)論圖進(jìn)行比較,分別評(píng)定級(jí)別。當(dāng)其輕重程度介于相鄰兩級(jí)之間時(shí),可評(píng)半級(jí)。對(duì)于不要求評(píng)定級(jí)別的缺陷,只判定缺陷類別。在進(jìn)行比較評(píng)定其它尺寸的鋼材(坯)的缺陷級(jí)別時(shí),根據(jù)各缺陷評(píng)級(jí)圖,按缺陷存在的嚴(yán)重程度縮小或放大。各類鋼材酸浸試驗(yàn)顯示的宏觀組織缺陷級(jí)別要求不盡相同,所以做宏檢驗(yàn)時(shí)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(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼(GB/T1591─1994)標(biāo)準(zhǔn)中就沒(méi)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(diǎn)和對(duì)鋼材使用要求的不同,不同標(biāo)準(zhǔn)低倍組織缺陷檢驗(yàn)項(xiàng)目了不盡相同。在做試驗(yàn)或研究時(shí),應(yīng)根據(jù)檢驗(yàn)、試驗(yàn)?zāi)康倪x擇最容易發(fā)現(xiàn)問(wèn)題的方法。第三節(jié) 酸浸試驗(yàn)宏觀是檢驗(yàn)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(guò)程所帶來(lái)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(yàn)方法也稱低倍檢驗(yàn)。鋼的宏觀檢驗(yàn)是進(jìn)行試樣檢驗(yàn)或直接在鋼件上進(jìn)行檢驗(yàn),其特點(diǎn)是檢驗(yàn)面積大,易檢查出分散缺陷,且設(shè)備及操作建議,檢驗(yàn)速度快。因此各國(guó)標(biāo)準(zhǔn)都規(guī)定要使用宏觀檢驗(yàn)方法來(lái)檢驗(yàn)鋼的宏觀缺陷。以上所說(shuō)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(yàn)評(píng)定鋼的質(zhì)量,取樣時(shí)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(yàn)(非試驗(yàn))用宏觀試樣,試驗(yàn)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(shí)間5─25分鐘。為了顯露鋼材缺陷,也有用點(diǎn)解酸蝕法的,這種方法效果好,宏觀組織和缺陷清析,但相對(duì)冷、熱酸蝕較腐雜。第四節(jié) 鋼材塔形發(fā)紋酸洗檢驗(yàn)方法鋼材塔形發(fā)紋酸浸檢驗(yàn)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(yàn)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(guò)程中沿鍛軋方向被延伸所形成的細(xì)小紋縷,是鋼中宏觀缺陷的一種。發(fā)紋的存在,嚴(yán)重地影響鋼的力學(xué)性能,特別是疲勞強(qiáng)度等。因此,對(duì)制造重要機(jī)件所用的鋼材,如優(yōu)質(zhì)或高級(jí)優(yōu)質(zhì)合金結(jié)構(gòu)鋼,對(duì)發(fā)紋的數(shù)量、大小和分布狀態(tài)都有嚴(yán)格的限制。如單條發(fā)紋最大應(yīng)不大于6─8mm??傞L(zhǎng)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(yàn)就是為了判斷發(fā)紋存在情況而設(shè)計(jì)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(yàn)采用塔形試樣。試驗(yàn)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(jìn)行塔形檢驗(yàn),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(yàn)時(shí)每批鋼材中取三個(gè)試樣,一般在鋼材的頭、中、尾部各取一個(gè)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(yàn)面為三個(gè)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(yàn)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(jiàn)(表31所示)試樣加工過(guò)程中應(yīng)采用合理的切削工藝,防止產(chǎn)生過(guò)熱現(xiàn)象,檢驗(yàn)面應(yīng)光滑。二、發(fā)紋的顯示試樣表面發(fā)紋的現(xiàn)實(shí)可按照GB/T2261991鋼的低倍組織及缺陷酸蝕檢驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定進(jìn)行。塔形試樣的浸蝕度對(duì)顯示發(fā)紋的效果有很大的影響。因此,對(duì)流線較重的低碳鋼、低合金鋼的浸蝕不能太深,否則會(huì)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(yàn)和結(jié)果評(píng)定檢驗(yàn)時(shí)一般用肉眼觀察并檢驗(yàn)試樣每個(gè)階梯的整個(gè)表面上發(fā)紋的數(shù)量、長(zhǎng)度和分布,必要時(shí)可用不大于10倍的放大鏡進(jìn)行檢驗(yàn)。目前對(duì)發(fā)紋的識(shí)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(rèn)為為發(fā)紋。但應(yīng)注意,不要把偏析帶、流線或發(fā)裂(白點(diǎn))與裂混淆。發(fā)紋檢驗(yàn)項(xiàng)目包括試樣每個(gè)臺(tái)比上發(fā)紋的條數(shù),發(fā)紋的總度,以及每個(gè)試樣上發(fā)紋的總條數(shù),總長(zhǎng)度和最大度。第五節(jié) 斷口檢驗(yàn)斷口檢驗(yàn)時(shí)鋼材宏觀缺陷檢驗(yàn)方法之一。斷口檢驗(yàn)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(guó)共有兩個(gè)斷口檢驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn),即GB/T18141979鋼材斷口檢驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn),簡(jiǎn)稱鋼材斷口標(biāo)準(zhǔn);GB/T29711982碳素鋼、低合金鋼斷口檢驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn),簡(jiǎn)稱碳素鋼斷口標(biāo)準(zhǔn)。兩個(gè)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(duì)于在使用過(guò)程中破損的工作和生產(chǎn)制造過(guò)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(yàn)的試樣破斷后的斷口,不再需任何制備加工就可直接進(jìn)行觀察和檢驗(yàn)。對(duì)于專為進(jìn)行斷口檢驗(yàn)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(shí)甚至可以酸蝕后的試樣來(lái)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(yàn)縱向斷口,取橫向試樣;小于可等于40mm的圓鋼或方鋼,檢驗(yàn)橫向斷口,取縱向試樣??v向斷口試樣長(zhǎng)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(shí)地顯示缺陷,應(yīng)使試樣脆斷,盡可能沖擊方式一次折斷,嚴(yán)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(píng)定評(píng)定斷口分類方法很多,歸納起來(lái)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(kāi)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(tái)狀、撕痕狀、層狀、縮孔殘余、白點(diǎn)、氣泡、內(nèi)裂、非金屬夾雜物(肉眼可見(jiàn))和夾渣、異金屬夾雜物、黑脆、石狀、萘狀等斷口則屬報(bào)廢缺陷斷口。纖維狀斷口斷口表面呈暗灰色絨毯狀,無(wú)光澤,無(wú)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(qiáng)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(xì)瓷碎片的亮灰色斷口。這種斷口常出現(xiàn)在用過(guò)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(tái)狀斷口臺(tái)狀斷口的宏觀特征是寬窄不同的平臺(tái)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(shù)枝晶發(fā)達(dá)的鋼錠頭部和中部,屬允許缺陷。這種缺陷是鋼沿其粗大樹(shù)枝晶斷裂的結(jié)果。大量生產(chǎn)檢驗(yàn)和試驗(yàn)研究結(jié)果表明,臺(tái)狀斷口對(duì)縱向機(jī)械性能無(wú)影響,對(duì)橫向機(jī)械性能的強(qiáng)度指針也無(wú)影響,但對(duì)塑性、韌性指標(biāo)都有一定影響。這種影響隨著臺(tái)狀嚴(yán)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(gè)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(wú)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(guò)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(duì)鋼的縱、橫向力學(xué)性能的影響均不明顯,但嚴(yán)重時(shí),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(yán)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)。縮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(bǔ)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(diǎn)斷口在斷口上白點(diǎn)多呈圓形或橢圓形銀灰色斑點(diǎn),斑點(diǎn)內(nèi)的組織為顆粒狀,個(gè)別斑點(diǎn)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(diǎn)主要是鋼中含氫量過(guò)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(xì)長(zhǎng)條帶,多分布在皮下,有時(shí)也出現(xiàn)在內(nèi)部。氣泡主要是鋼液氣體過(guò)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(guò)程中滑動(dòng)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(guò)熱處理或酸洗的試樣可能有氧化色。鍛裂時(shí)熱加工溫度過(guò)低,內(nèi)外溫差和熱加工壓力過(guò)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(yán)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(jiàn))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(xì)條帶或塊狀。其分布無(wú)一定規(guī)律,整個(gè)斷口均可見(jiàn)到。如果夾雜物很細(xì)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{(lán)色或其它顏色,借此加以分辨。這種缺陷是在澆注過(guò)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(jìn)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(yán)重時(shí)可看到石墨碳顆粒,一般多在鋼材的中心區(qū)
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