【正文】 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。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。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。冷裂是鍛軋冷卻太快、組織應(yīng)力與熱應(yīng)力迭加造成的。經(jīng)過熱處理或酸洗的試樣可能有氧化色。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。這種缺陷破壞鋼的連續(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。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?？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。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。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。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。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。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。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。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。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。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。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。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。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。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)。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。但應(yīng)注意，不要把偏析帶、流線或發(fā)裂（白點）與裂混淆。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。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。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。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。試樣自交貨狀態(tài)的鋼材（鋼坯）上截取。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。總長應(yīng)不大于20─30mm，每階條數(shù)不大于3─4條等。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(yán)格的限制。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。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。加熱溫度60─80℃，浸酸時間5─25分鐘。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。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。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。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。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。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。對于不要求評定級別的缺陷，只判定缺陷類別。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。對要求高的鋼種，應(yīng)進行高倍檢驗。評定非金屬夾雜物時應(yīng)以肉眼可見的雜質(zhì)為限。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。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。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。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。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。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。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。八、殘余縮孔殘余縮孔是在鋼錠冷凝收縮時產(chǎn)生的。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?？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)中心暗斑的面積大小及數(shù)量來評定。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。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。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。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。錠型偏析的級別應(yīng)根據(jù)形區(qū)的組織疏松程度和框帶的寬度來評定。試驗分析證明，錠型偏析框處的碳、硫、磷含量都比基體高，如圖3─7所示。由于其形狀一般為方形，所以又稱方形偏析。但是，嚴(yán)重的中心疏松影響鋼的橫向塑性和韌性指標(biāo)，降低強度，且有時在加工過程中出現(xiàn)內(nèi)裂，特別荒管穿孔時容易出現(xiàn)內(nèi)裂，因此嚴(yán)重中心疏松不是允許存在的。由于氣體、低熔點雜質(zhì)、偏析組元都在中心部位最后凝固，所以該部位易被腐蝕，酸浸后出現(xiàn)一些空隙和較暗的小點，見圖3—6。鋼的一般疏松見圖3—5。至于空隙，則是非金屬夾雜物被酸溶解遺留下來的孔洞。暗點之所以發(fā)暗是由于珠光體量明顯增加，而暗點上的許多微空則是因細小的非金屬夾雜物和氣體的聚集，經(jīng)酸浸蝕后擴大而形成的。下面簡要地敘述一些常見組織和缺陷在酸蝕試樣上的特征。在經(jīng)過酸蝕的試樣上，對所觀察到的宏觀（低倍）組織進行辨認(rèn)和評定時可根據(jù)GB/T1979—2001標(biāo)準(zhǔn)評級圖片進行。鋼材的宏觀缺陷與鋼錠質(zhì)量有密切關(guān)系，常見鋼材宏觀組織及缺陷包括一般疏松、中收疏松、錠型偏析、斑點狀偏析、白亮帶、中心偏析、帽口偏析、皮下氣泡、殘余縮孔、翻皮、白點、軸心晶間裂縫、內(nèi)部氣泡、非金屬夾雜物（肉眼可見）及夾渣、異金屬夾雜等15種。連鑄坯的常見缺陷見圖3—4。溫度梯度大有利于柱狀晶的生長，而凝固速度快則易于生成枝晶間距小的鑄造組織。連鑄坯通常，連鑄坯的凝固組織和模鑄鎮(zhèn)靜鋼鋼錠的凝固組織相比較，二者并無根本的差別，都是由表層激冷層、次層柱狀晶區(qū)和中心等軸粗晶區(qū)三部分組成，各晶區(qū)的形成機理也大致相同。沸騰鋼鋼錠常見宏觀缺陷蜂窩氣泡帶蜂窩氣泡是由分布在柱狀晶帶內(nèi)的長形氣泡所構(gòu)成。鋼液中含有大量氣體，在澆注過程中大量折出，隨著結(jié)晶的進行，在樹枝狀晶體之間形成的氣泡不能很好上浮而留在鋼的空位中，而成為內(nèi)部氣泡。鋼錠模內(nèi)壁潮濕、鋼錠模內(nèi)壁涂料含水份和保護渣不干燥等原因均能引起皮下氣泡?？拷撳V表面的氣泡為皮下氣泡。由于鋼液中含有較多的氣體，在凝固時，由鋼中析出后，不能完全上浮，形成細小的孔隙，它們均勻分布于鋼錠的各部分，稱為一般疏松。由于晶粒以枝晶方式長大，在結(jié)晶后期“數(shù)枝”相遇時，堵塞了鋼液向“樹枝”間隙補充的通道，鋼液的流動性又較差，因此形成很多細小的空隙，稱為疏松。為了減少縮孔深度，主要是選擇合理的錠模錐度和尺寸，采用保溫冒并嚴(yán)格控制澆注條件。在壓力加工前必須把冒口切掉?？s孔和純金屬鑄錠一樣，鋼液在凝固時要發(fā)生收縮，故在凝固后的鋼錠中會出現(xiàn)縮孔。在中心等軸晶開始結(jié)晶時，先長成的晶體因密度較大而下沉，形成了鋼錠底部的錐狀偏析。V形偏析是由于保溫冒口內(nèi)鋼液向下補縮而形成的，因為保溫胃口內(nèi)鋼液雜質(zhì)富集，因此向下補縮時形成漏斗形偏析，在鋼錠的橫切面上，表面為中心偏析?？梢杂^察到明顯的偏析帶：錠心上部的倒V形偏析帶、V形偏析帶以及鋼錠下部的錐狀偏析帶。按照偏析涉及的范圍大小，偏析可分為兩種，即區(qū)域偏析和顯微偏。中心等軸晶的降落現(xiàn)象被稱為“結(jié)晶雨”，降落到鋼模的底層，形成錐形體。當(dāng)鑄錠中心的鋼液經(jīng)過散熱也都降至鋼液熔點以下時，由于過冷度小，加之雜質(zhì)等多方面的因素作用，會在剩余的整個液體中同時形成數(shù)目較少的晶核，因這些晶核是在液體中自由成長，各方面的成長速率差不多一致，故長成等軸晶粒。在表層等軸細晶區(qū)形成的同時，模壁溫度迅速升高，冷卻速度變慢，固相和液相的接口處鋼液的過冷度大大減少，新晶粒的形成變得困難，只有那些一次晶軸垂直于型壁的晶粒才能得以優(yōu)先成長，形成了柱狀晶粒。所不同的是，在鎮(zhèn)靜鋼錠下部還有一個由等軸細晶粒組成的致密的沉積椎體，這是鎮(zhèn)靜鋼錠的組織特點。一、鎮(zhèn)靜鋼圖31為鎮(zhèn)靜鋼鋼錠的宏觀組織示意圖。鋼液在澆注前用錳鐵、硅鐵和鋁等進行充分脫氧，使鋼液澆入鋼錠模后不發(fā)生碳氧反應(yīng)，凝固時析出氣體很少，鋼液表面平靜，這種鋼稱為鎮(zhèn)靜鋼；澆注前只用少量錳脫氧，脫氧不完全，鋼液注入鋼錠模后，鋼液冷卻時發(fā)生碳氧反應(yīng)，析出大量一氧化碳氣體引起鋼液沸騰，這種鋼稱為沸騰鋼，經(jīng)連鑄機澆注的鋼錠稱為連續(xù)鑄錠（連鑄坯）。鋼材的質(zhì)量與鋼錠（鋼坯）的質(zhì)量有著直接的關(guān)系?？傊?，每種檢驗都是以不同的顯露形式，暴露金屬材料的組織缺陷，加以評定，將其控制在允許的范圍的。試驗時將鋼材試樣車成不同尺寸的接替，進行酸浸或磁力探傷后，檢查其裂紋程度，以衡量鋼中發(fā)紋夾雜物、氣孔和疏松存在的多少。可按斷口的宏觀形貌和冶金缺陷將斷口分類，評定鋼材質(zhì)量。硫印試驗是利用鋼中硫化物與硫酸反應(yīng)生成硫化氫、硫化氫與相紙的溴化銀反應(yīng)生成硫化銀，使相紙變成棕色這一原理檢查鋼中硫的宏觀分布情況，并可間接檢查其它元素在鋼中偏析和分布情況。宏觀檢查也稱低倍組織檢驗，其檢驗方法很多，包括酸浸試驗、硫印試驗、斷口檢驗和塔形試樣發(fā)紋檢驗等。第三章 鋼的宏觀檢驗宏觀分析則因其觀察面較大且較直觀，可了解金屬或合金結(jié)構(gòu)的整體情況，便于對比研究生產(chǎn)工藝改變時所造成的材料內(nèi)部質(zhì)量的差異，因此廣泛用于判斷冶煉、塑性加工或焊接過程是否正常，在工廠和科研部門也是檢查冶金質(zhì)量、熱處理質(zhì)量和分析機械零件早期失效原因的重要試驗研究手段，有時通過宏觀分析還可推知材料和構(gòu)件的制造歷史，特別是加工成型的方法，達到控制材料和產(chǎn)品質(zhì)量的目的。第三節(jié) 鋼鐵材料火花鑒別鋼的火花鑒別是一種最簡便鑒別鋼種類的方法，火花鑒別是一種古來的方法，然而由于方法簡便易行，所以應(yīng)用廣泛。試樣中元素含量不同，譜線強度也不同和，發(fā)射的光經(jīng)過分光儀器作用，可以根據(jù)波的長短排列成原子或離子被激發(fā)的線狀光譜，由光電原件將光信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?，?jīng)放大記錄自動給出分析結(jié)果。其基本原理是試樣受到光原發(fā)生器的作用，其組成元素的原子轉(zhuǎn)變成氣態(tài)原子時，其中一些原子的外層電子被激發(fā)到高能狀態(tài)成為激發(fā)態(tài)原子。光譜分析可分為發(fā)射光譜分析，原子吸收光譜和射線熒光光譜分析。儀器分析的靈敏度高、分析速度快，所需試樣量少、容易實現(xiàn)自動化、所以儀器分析方法已逐步成為化學(xué)分析的主要方法。儀器分析需將待測物質(zhì)光、電、熱、聲、磁等物理量或化學(xué)量轉(zhuǎn)換成電信號，再與已知量的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)在相同條件下得到的電信號作比較，以測量出這些物質(zhì)的化學(xué)組成、含量和結(jié)構(gòu)。在許多方法中鎳的測定常常受到鈷的干擾。含鎳具有良好的力學(xué)性能，高鎳鋼具有特殊的物理、化學(xué)性能。鎳也是冶煉合金鋼、不銹鋼的一種極重要的合金元素。鋼中加入合金元素鉻，可以改善鋼的工藝性能、提高鋼的機械性能，加入大量的鉻可使鋼具有特殊的物理、化學(xué)性能，譬如鉻含量在12%以上，鋼就具有了不銹鋼的特性。鋼中錳的測定方法，根據(jù)錳含量的多少可采用容量法或光度法等。對硅含量很低的鋼或鐵中硅的測定多采用硅鉬蘭光度法。硅的含量一般小于或等于1%。四、硅的測定鋼中Si來自生鐵，廢鋼和脫氧劑。%以下，%以下。測定硫的方法有高溫燃燒法和溶解法等。二、硫的測定硫來自生鐵和燃燒，硫是極有害的雜質(zhì)元素。常用的有燃燒─氣體容量和燃燒非水滴定法。碳與鋼中的鐵作用形成滲碳體，合金鋼中的碳還能與合金元素形成碳化物。一