【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(diǎn)，這些斑點(diǎn)無論與氣泡同時(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。評定斑點(diǎn)狀偏析的級別時(shí)，如果斑點(diǎn)數(shù)量多、點(diǎn)子大、分布集中，應(yīng)評為高級別；如果試樣上即既有點(diǎn)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(diǎn)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(shí)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。靠近帽口哦部位由含碳的保溫填料對金屬的增碳作用，將引起帽口偏析。評級時(shí)可根據(jù)發(fā)暗區(qū)域的面積大小進(jìn)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(xì)長裂紋或橢圓形氣孔，而細(xì)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(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(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(jìn)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(shí)容易產(chǎn)生裂紋，降低鋼的度，特別是疲勞強(qiáng)度。評定非金屬夾雜物時(shí)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(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)，評定時(shí)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(jìn)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(shí)，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(jìn)行比較評定其它尺寸的鋼材（坯）的缺陷級別時(shí)，根據(jù)各缺陷評級圖，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(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。因此各國標(biāo)準(zhǔn)都規(guī)定要使用宏觀檢驗(yàn)方法來檢驗(yàn)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(yàn)評定鋼的質(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，對制造重要機(jī)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(yán)格的限制。如單條發(fā)紋最大應(yīng)不大于6─8mm。總長應(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（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(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(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(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(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）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(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)狀斷口對縱向機(jī)械性能無影響，對橫向機(jī)械性能的強(qiáng)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(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(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)?？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(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(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(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）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。其分布無一定規(guī)律，整個(gè)斷口均可見到。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)