酸浸試驗和發(fā)紋試驗(素材)

1、1. 一般疏松一般疏松在橫向酸浸試樣上表現(xiàn)為組織不致密，整個截面上出現(xiàn)分散的暗點和空隙。暗點之所以發(fā)暗是由于珠光體量明顯增加，而暗點上的許多微孔則是因細(xì)小的非金屬夾雜物和氣體的聚集，經(jīng)酸浸蝕后擴(kuò)大而形成的。因此可以說，暗點是碳，非金屬夾雜物和氣體的聚集而產(chǎn)生的。至于空隙，則是非金屬夾雜物被酸溶解遺留下來的孔洞。鋼組織疏松對鋼的橫向力學(xué)性能（斷面收縮率，斷后伸長率和沖擊吸收功）影響較大。鋼材拉斷時，裂斷多出現(xiàn)在空隙處。評級時應(yīng)考慮分散在試樣整個截面上的暗點和空隙的數(shù)量，大小及其分布狀態(tài)，并考慮樹枝狀晶的粗細(xì)程度而定。當(dāng)暗點，空隙的數(shù)量多，尺寸大，分布集中時，則級別較高，反之則級別較低，如果3-5

2、所示。2. 中心疏松中心疏松在橫向酸浸試樣上表現(xiàn)為空隙和暗點都集中分布在中心部位。它是鋼錠最后結(jié)晶收縮的產(chǎn)物。由于氣體，低熔點雜志，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。輕微中心疏松對鋼的力學(xué)性能影響不大。但是，嚴(yán)重的中心疏松影響鋼的橫向塑性和韌性指標(biāo)，且有時在加工過程中出現(xiàn)內(nèi)裂，因此嚴(yán)重中心疏松是不允許存在的。通常，根據(jù)中心部位出現(xiàn)的暗點及空隙的多少，大小和密集程度來評定中心疏松的級別。如圖3-6所示。3. 錠型偏析錠型偏析在橫向酸浸試樣上表現(xiàn)為腐蝕較深，由暗點和孔隙組成，與原錠型橫截面形狀相似的框帶。由于其形狀一般為方形，所以又稱方形偏析。錠型偏

3、析是鋼錠結(jié)晶的產(chǎn)物。在鋼錠結(jié)晶過程中，柱狀晶生長時把低熔點組元，氣體和雜志元素推向尚未冷凝的中心液相區(qū)，便在柱狀晶區(qū)與中心等軸晶區(qū)交界處形成偏析和雜志聚集框。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。錠型偏析使鋼的橫向斷面伸長率，斷面收縮率以及沖擊吸收功降低。錠型偏析的級別應(yīng)根據(jù)框形的組織疏松程度和框帶的寬度來評定。4. 斑點狀偏析在橫向酸浸試樣上出現(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)斑點分散分布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邊緣斑點狀偏析。斑點狀偏析是鋼錠結(jié)晶過程中區(qū)域偏析的

4、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，大小以及不使其其中分布。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；如果試樣上既有點狀偏析，又有氣泡，則應(yīng)分別評定。5. 白亮帶白亮帶在酸浸試片上呈現(xiàn)抗腐蝕能力較強(qiáng)，組織致密的亮白色或淺白色框帶。連鑄坯在凝固過程中由于電磁攪拌不當(dāng)，鋼液凝固前沿溫度梯段減小，凝固前沿富集溶質(zhì)的鋼液流出而形成白亮帶。它是一種負(fù)偏析框帶，連鑄坯成材后仍有可能保留。需要評定時，可記錄白亮帶框邊距試片表面的最近距離及框帶的寬度。6. 中心偏析中心偏析在酸浸試片上的中心部

5、位呈現(xiàn)腐蝕較深的暗斑，有時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位冷卻較慢，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。7. 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笨诓课挥捎诤嫉谋靥盍蠈饘俚脑鎏甲饔茫瑢⒁M(jìn)帽口偏析。評級時可根據(jù)發(fā)暗區(qū)域的面積大小進(jìn)行評定（參照GB/T 1979-2000）標(biāo)準(zhǔn)中附錄A評級圖的中心偏析圖片評定。8. 皮下皮下氣泡皮下氣泡在橫向酸浸試樣上表現(xiàn)為試樣皮下有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3-8所示。氣泡是由于鋼錠模

6、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出現(xiàn)裂紋，因此，熱加工用鋼材不得有皮下氣泡。皮下氣泡的級別應(yīng)根據(jù)細(xì)裂紋和橢圓形氣孔二者的數(shù)量來評定，同時應(yīng)記載氣泡距鋼材表皮深度。9. 殘余縮孔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)則的折皺裂縫或空洞，在其上或附近常伴有嚴(yán)重的疏松、夾雜物 、或者成分偏析等。殘余縮孔是在鋼錠冷凝收縮時產(chǎn)生的。鋼錠結(jié)晶時體積收縮得不到鋼液補充，在最后冷凝部分便形成空洞或空腔，如圖3-9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

7、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)裂縫或空隙的大小來評定。10. 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著氧化物和硅酸鹽夾帶，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。翻皮中的氧化物和硅酸鹽夾雜物破壞了鋼的連續(xù)性，使鋼材局部嚴(yán)重污染。因此不允許存在翻皮這種缺陷。翻皮的級別應(yīng)根據(jù)其特征，出現(xiàn)部位來評定。此外，也要考慮翻皮的長度，通常距中心越近，級別越高。11. 白點白點在酸浸試樣上表現(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

8、橢圓形亮斑或細(xì)小裂縫。白點的形成機(jī)理是氫和組織應(yīng)力共同作用的結(jié)果，如圖3-10所示。白點嚴(yán)重破壞了鋼材連續(xù)性，有白點的鋼材不能使用。一旦發(fā)現(xiàn)鋼材中有白點，就不允許進(jìn)行復(fù)驗。白點級別可根據(jù)裂縫長短及其條數(shù)來評定。12.軸心晶間裂紋軸心晶間裂紋，在橫向酸浸試樣的軸心區(qū)域呈三岔或多岔的，曲折，細(xì)小，有坯料軸心向各方取向的蜘蛛網(wǎng)形的條紋。而在縱向端口上呈分層狀。此種缺陷一般出現(xiàn)于高合金不銹耐熱鋼（如Cr5Mo,1Cr13,Cr25）中。有時高合金結(jié)構(gòu)鋼如18Cr2Ni4WA鋼也常出現(xiàn)?？赡芘c鋼錠冷卻時的收縮應(yīng)力有關(guān)。軸心晶間裂紋破壞了金屬的連續(xù)性，這種裂紋屬于不允許存在的缺陷。軸心晶間裂紋的級別隨裂紋

9、的數(shù)量與尺寸（長度及其寬度）的增大而升高。由于組織的不均勻性也可能產(chǎn)生“蜘蛛網(wǎng)”的金屬酸蝕痕，這不能作為判廢的標(biāo)志。在這種情況下，建議在熱處理后（對試樣進(jìn)行正火或退火），重新進(jìn)行檢驗。13.內(nèi)部氣泡內(nèi)部氣泡在酸浸試樣上呈長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，在澆筑過程中大量析出，隨著結(jié)晶的進(jìn)行，在樹狀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3-11所示。這種缺陷是不允許存在的，一旦發(fā)現(xiàn)鋼材中有內(nèi)部氣泡即將其報廢。 第四節(jié) 鋼材塔型發(fā)紋酸浸檢驗方法發(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

10、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)件所用的剛才，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，大小和分布狀況都有嚴(yán)格的限制。如單條發(fā)紋最長應(yīng)不長于68mm，總長應(yīng)不大于2030mm，每階條數(shù)不大于34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。這是檢查鋼的冶金質(zhì)量的有效方法。從1996年3月起執(zhí)行新的國家標(biāo)準(zhǔn)。即GB/T 15711-1995鋼材塔形發(fā)紋酸浸檢驗方法。原冶金行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)YB 47-64塔形車削發(fā)紋檢驗法作廢。一 試樣制備根據(jù)GB/T 15711-1995 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，試驗采用塔型試樣。試驗用的鋼材（鋼坯），其直徑不

11、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，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）軸線的圓柱面（圖3-16）；扁鋼試樣的檢驗面為平行鋼材（或鋼坯）軸線得縱截面（圖3-17）。塔形試樣尺寸如表3-5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，表面粗糙值Rs為1.6um。二 發(fā)紋的顯示試樣表面發(fā)紋的顯示可按照GB/T 226-1991 鋼的低倍組織及缺陷

12、酸蝕檢驗法標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定進(jìn)行。塔形試樣的浸蝕程度對顯示發(fā)紋的效果有很大影響。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，易于暴露真發(fā)紋。但無論哪一種鋼號，過深腐蝕將導(dǎo)致無法檢驗發(fā)紋。通常塔形試樣的浸蝕應(yīng)較淺。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(jìn)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)酸蝕后在腐蝕面上呈窄而深的縫，而那些較寬的并帶有緩坡，底部不平坦且深度很淺的凹槽則不應(yīng)認(rèn)為是發(fā)紋。但應(yīng)注意，不要把偏析帶，流線或發(fā)裂（白點）等與發(fā)紋混淆。發(fā)紋的檢驗項目包括塔型試樣每一階梯上發(fā)紋的條數(shù)，每一階梯上發(fā)紋的總長度（毫米）；每個試樣上發(fā)紋的總條數(shù)，每個試樣上發(fā)紋的總長度（毫米）；每個試樣上發(fā)紋的最大長度（毫米）等。發(fā)紋的起算長度，按相應(yīng)的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)或?qū)ｉT協(xié)議規(guī)定。在試樣檢驗面的同一條直線上如有兩條發(fā)紋，其間距離小于起算長度是，則以一條發(fā)紋計算，此時發(fā)紋長度包括差距長度。鋼對發(fā)紋的合格界限按相應(yīng)的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)或?qū)ｉT協(xié)議規(guī)定。發(fā)紋檢驗項目中只規(guī)定了有關(guān)發(fā)紋長度的技術(shù)條件，但發(fā)紋的寬度卻并未提及。事實上，用較小的鋼錠制