低倍標(biāo)準(zhǔn)的全面詮釋及美國標(biāo)準(zhǔn)簡介

1、GB/T1979-2001GB/T1979-2001標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)全面解析及美國標(biāo)準(zhǔn)的簡介全面解析及美國標(biāo)準(zhǔn)的簡介封面力學(xué)測試物性檢測金屬物理性能試驗(yàn)金屬物理性能試驗(yàn)力學(xué)性能：拉伸試驗(yàn)、沖擊試驗(yàn)、彎曲試驗(yàn)、扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)、硬度試驗(yàn)、撕裂試驗(yàn)、壓扁試驗(yàn)、杯突試驗(yàn)、擴(kuò)口試驗(yàn)、卷邊試驗(yàn)、磨損試驗(yàn)、疲勞試驗(yàn)。低倍檢驗(yàn)：低倍組織、斷口檢測、塔形發(fā)紋、無損檢測硫、磷印試驗(yàn)、不銹鋼耐腐蝕試驗(yàn)。高倍檢驗(yàn)：脫碳層、夾雜物、碳化物不均勻度、晶粒度、顯微組織。概況國內(nèi)外低倍標(biāo)準(zhǔn)的介紹國內(nèi)外低倍標(biāo)準(zhǔn)的介紹ISO國際標(biāo)準(zhǔn) IS049691980規(guī)定了酸蝕試驗(yàn)方法前蘇聯(lián)標(biāo)準(zhǔn) FOCTl02431975鋼低倍組織的試驗(yàn)和評定方法規(guī)定了

2、評定鋼的宏觀組織的試驗(yàn)方法，評定方法和標(biāo)準(zhǔn)評級(jí)圖。該標(biāo)準(zhǔn)采用了三種試樣方法(酸蝕法、斷口法和硫印法)共有26種缺陷類型，136張?jiān)u級(jí)圖譜，適用于評定連、模鑄鋼材。美國ASTM標(biāo)準(zhǔn) ASTM E3811994鋼棒、大、小鋼坯和鍛件宏觀浸蝕檢驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)方法規(guī)定了用酸蝕法評定鋼的宏觀組織的試驗(yàn)，評定方法和標(biāo)準(zhǔn)評級(jí)圖。該標(biāo)準(zhǔn)共有24種缺陷類型，28張?jiān)u級(jí)圖譜或典型圖譜，適用于評定連、模鑄棒材、大、小鋼坯和鍛件等鋼產(chǎn)品。 概況2國內(nèi)外低倍標(biāo)準(zhǔn)的介紹國內(nèi)外低倍標(biāo)準(zhǔn)的介紹日本JIS標(biāo)準(zhǔn) JIS G 0553-1983鋼的低倍組織檢驗(yàn)方法規(guī)定了用酸蝕法檢驗(yàn)鋼的宏觀組織的試驗(yàn)方法，該標(biāo)準(zhǔn)共有11種缺陷類型，14張

3、典型圖譜，適用于評定鍛、軋鋼材。中國標(biāo)準(zhǔn) 我國鋼的低倍檢驗(yàn)方法和評定方法標(biāo)準(zhǔn)分別是GB/T226-1991和GB/T1979-2001，前者規(guī)定了低倍試樣的制備、試劑類型、試驗(yàn)溫度和酸蝕方法等，后者規(guī)定了低倍評定方法。 概況3 我國第一個(gè)用于評定結(jié)構(gòu)鋼低倍組織的標(biāo)準(zhǔn)為YB4964，它是在前蘇聯(lián)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上制定而成的。1972年至1979年，8年期間進(jìn)行了第一次修訂，并上升為國家標(biāo)準(zhǔn)，即GBl979-80，該標(biāo)準(zhǔn)在1987年冶金部組織進(jìn)行的標(biāo)準(zhǔn)水平等級(jí)評審中，被評為國際一般水平。 GBl979-80結(jié)構(gòu)鋼低倍組織缺陷評級(jí)圖規(guī)定了用酸蝕法評定鋼的低倍組織缺陷，該標(biāo)準(zhǔn)共有12種缺陷類型，56張?jiān)u

4、級(jí)圖譜或典型圖譜，適用于評定碳素結(jié)構(gòu)鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼、彈簧鋼，雙方協(xié)議也可評定其它鋼類。 國內(nèi)外低倍標(biāo)準(zhǔn)的介紹國內(nèi)外低倍標(biāo)準(zhǔn)的介紹 建筑、橋梁等工程用鋼結(jié)構(gòu)一般采用普通結(jié)構(gòu)鋼制成。鋼中存在低倍組織缺陷將影響鋼結(jié)構(gòu)的使用性能，因此，往往對其加以適當(dāng)限制。用于評定鋼低倍組織的國家標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)鋼低倍組織缺陷評級(jí)圖(GB/T1979)于2001年進(jìn)行首次修訂。新標(biāo)準(zhǔn)于2002年5月1日開始實(shí)施，并自實(shí)施之日起代替GB/T1979-1980舊標(biāo)準(zhǔn)。 本次修訂由寶鋼、上海五鋼有限公司等五單位負(fù)責(zé)起草，原標(biāo)準(zhǔn)的部分條款得到不同程度的修改與補(bǔ)充，增加了三種缺陷、三個(gè)評級(jí)圖以及三章內(nèi)容，標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)容更加完善、合理和規(guī)范

5、。GB/T1979-2001GB/T1979-2001的前身的前身前身 GB/T 1979-2001共分七章，規(guī)定了結(jié)構(gòu)鋼酸浸低倍組織缺陷的分類、特征、產(chǎn)生原因及評定原則、評級(jí)圖分類及適用范圍、評定方法和檢驗(yàn)報(bào)告。適用于碳素結(jié)構(gòu)鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼等鍛制或軋制的鋼材橫截面酸浸低倍組織中允許及不允許的缺陷，根據(jù)供需雙方的協(xié)議，本標(biāo)準(zhǔn)也可用作評定其他鋼材的低倍組織缺陷。 GB/T 1979-2001標(biāo)準(zhǔn)共規(guī)定了15種低倍組織缺陷，比舊標(biāo)準(zhǔn)增加了3種。新標(biāo)準(zhǔn)將原“點(diǎn)狀偏析”改稱為“斑點(diǎn)狀偏析”，將原“非金屬夾雜物(肉眼可見的)及夾渣”改為“非金屬夾雜物(目視可見的)及夾渣”。其他缺陷名稱沒有變化。新標(biāo)準(zhǔn)在

6、舊標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上增加了“白亮帶”、“中心偏析”及“帽口偏析”三種缺陷。標(biāo)準(zhǔn)的介紹標(biāo)準(zhǔn)的介紹簡介缺陷名稱標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的缺陷名稱標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的缺陷名稱共計(jì)15種缺陷的名稱為：一般疏松、 中心疏松、 錠型偏析、斑點(diǎn)狀偏析、 白亮帶、 中心偏析、帽口偏析、 皮下氣孔、 殘余縮孔、翻皮、 白點(diǎn)、 軸心晶間裂縫、內(nèi)部氣泡、 非金屬夾雜物(目視可見的)及夾渣、 異金屬夾雜物。一般疏松定義一般疏松一般疏松特征：在酸浸試片上表現(xiàn)為組織不致密，呈分散在整個(gè)截面上的暗點(diǎn)和空隙。暗點(diǎn)多呈圓形或橢圓形，空隙在放大鏡下觀察多為不規(guī)則的空洞或圓形針孔。這些暗點(diǎn)和空隙一般出現(xiàn)在粗大的樹枝狀晶主軸和各次軸之間。疏松區(qū)發(fā)暗而軸部發(fā)亮，當(dāng)亮區(qū)

7、和暗區(qū)的腐蝕程度差別不大時(shí)，則不產(chǎn)生凹坑。產(chǎn)生原因：鋼液在凝固時(shí)，各結(jié)晶核心以樹枝狀晶形式長大。在樹枝狀晶主軸和各次軸之間存在著鋼液凝固時(shí)產(chǎn)生的微空隙和析集一些低熔點(diǎn)組元、氣體和非金屬夾雜物。這些微空隙和析集的物質(zhì)經(jīng)酸腐蝕后呈現(xiàn)組織疏松。評定原則：根據(jù)分分散在整個(gè)截面上的暗點(diǎn)和空隙的數(shù)量、大小及它們的分布狀態(tài)，并考慮樹枝狀晶的粗細(xì)程度而定。圖片1一般疏松評級(jí)圖片一般疏松評級(jí)圖片圖片3套，分為40-150mm、150-200mm、200mm以上規(guī)格共12張1級(jí)圖片2一般疏松評級(jí)圖片一般疏松評級(jí)圖片2級(jí)圖片3一般疏松評級(jí)圖片一般疏松評級(jí)圖片3級(jí)圖片4一般疏松評級(jí)圖片一般疏松評級(jí)圖片4級(jí)中心疏松中心

8、疏松中心疏松其它文獻(xiàn)：中心疏松的產(chǎn)生可以看成是鑄坯兩面的柱狀晶向中心生長，碰到一起造成了“搭橋”，阻止了橋上面的鋼水向橋下面鋼液凝固收縮的補(bǔ)充。特征：在酸浸試片的中心部位呈集中分布的空隙和暗點(diǎn)。它和和一般疏松的主要區(qū)別是空隙和暗點(diǎn)僅存在于試樣的中心部位，而不是分散在整個(gè)截面上。產(chǎn)生原因：鋼液凝固時(shí)體積收縮引起的組織疏松及鋼錠中心部位因最后凝固使氣體析集和夾雜物聚集較為嚴(yán)重所致。評定原則：以暗點(diǎn)和空隙的數(shù)量、大小及密集程度而定。中心疏松的危害中心疏松的危害和控制中心疏松的危害和控制 在鑄坯軋制時(shí)，當(dāng)壓縮比為3-5時(shí)，中心疏松就可焊合對成品性能并無危害，但對用于穿無縫鋼管的鑄坯，中心疏松是很有害的

9、，可能會(huì)造成鋼管內(nèi)表面缺陷。鑄坯中心疏松嚴(yán)重時(shí)還會(huì)伴隨著嚴(yán)重的中心偏析，對產(chǎn)品性能的危害是很大的。 所有能夠擴(kuò)大鑄坯等軸晶的各種措施，都可減輕中心疏松的產(chǎn)生。擴(kuò)大鑄坯等軸晶區(qū)最有效的方法是在接近于鋼種的液相線溫度（凝固溫度）澆注。但是太低的鋼水過熱度會(huì)凍死水口，因此一般把中間包鋼水的過熱度限制在20-30。二是在結(jié)晶器內(nèi)添加微型冷卻劑，如鐵粉、小廢鋼等，以減少鋼水過熱度。三是在二次冷卻區(qū)采用弱冷卻。四是在結(jié)晶器內(nèi)加入形核劑。五是采用外力（如電磁攪拌）把正在生長的柱狀晶打碎。圖片11中心疏松的評級(jí)圖片中心疏松的評級(jí)圖片圖片3套，分為40-150mm、150-200mm、200mm以上規(guī)格，共12

10、張1級(jí)圖片22中心疏松的評級(jí)圖片中心疏松的評級(jí)圖片2級(jí)圖片33中心疏松的評級(jí)圖片中心疏松的評級(jí)圖片3級(jí)圖片44中心疏松的評級(jí)圖片中心疏松的評級(jí)圖片4級(jí)實(shí)際1實(shí)際檢驗(yàn)時(shí)的中心疏松實(shí)際檢驗(yàn)時(shí)的中心疏松實(shí)際2實(shí)際檢驗(yàn)時(shí)的中心疏松實(shí)際檢驗(yàn)時(shí)的中心疏松實(shí)際3實(shí)際檢驗(yàn)時(shí)的中心疏松實(shí)際檢驗(yàn)時(shí)的中心疏松錠型偏析錠型偏析錠型偏析特征：在酸浸試片上呈腐蝕較深的，并由暗點(diǎn)和空隙組成的，與原錠型橫截面形狀相似的框帶，一般為方形。產(chǎn)生原因：在鋼錠結(jié)晶過程中由于結(jié)晶規(guī)律的影響，柱狀晶區(qū)與中心等軸晶區(qū)交界處的成分偏析和雜質(zhì)聚集所致。評定原則：根據(jù)方框形區(qū)域的組織疏松程度和框帶的寬度加以評定。必要時(shí)可測量偏析框邊距試片表面的

11、最近距離。D1分為四個(gè)規(guī)格：直徑或者邊長小于40mm，40-150mm 150-200mm， 200mm以上共四段16張錠型偏析評級(jí)圖錠型偏析評級(jí)圖1級(jí)D2錠型偏析評級(jí)圖錠型偏析評級(jí)圖2級(jí)D3錠型偏析評級(jí)圖錠型偏析評級(jí)圖3級(jí)D4錠型偏析評級(jí)圖錠型偏析評級(jí)圖4級(jí)斑點(diǎn)狀偏析斑點(diǎn)狀偏析斑點(diǎn)狀偏析特征：在酸浸試片上呈不同形狀和大小的暗色斑點(diǎn)，不論暗色斑點(diǎn)與氣泡是否同時(shí)存在，這種暗色斑點(diǎn)統(tǒng)稱為斑點(diǎn)狀偏析。當(dāng)斑點(diǎn)分散分布在整個(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)稱為邊緣斑點(diǎn)狀偏析。產(chǎn)生原因：一般認(rèn)為結(jié)晶條件不良，鋼液在結(jié)晶過程中冷卻較慢產(chǎn)生的成分偏析。當(dāng)氣體和夾雜物大量存在時(shí)，使斑點(diǎn)狀偏析加

12、重。評定原則：以斑點(diǎn)的數(shù)量、大小和分布狀況而定。斑點(diǎn)狀改名原因斑點(diǎn)狀偏析改名原因斑點(diǎn)狀偏析改名原因 “點(diǎn)偏”這種低倍缺陷不同于縮管、翻皮、夾雜等不允許缺陷在酸浸試片上特征明顯，而容易與“疏松”這些低倍組織缺陷混淆。由于此缺陷的出現(xiàn)會(huì)引起硬度不均、降低鋼的力學(xué)性能，影響零件的加工質(zhì)量。因此準(zhǔn)確評定“點(diǎn)偏”是低倍組織評定的一個(gè)主要檢驗(yàn)。所以有必要正確認(rèn)識(shí)“點(diǎn)偏”這種低倍缺陷。點(diǎn)狀偏析嚴(yán)重時(shí)，往往伴隨氣泡出現(xiàn)，有人認(rèn)為鋼液中氣體的較大量存在是鋼錠凝固時(shí)雜質(zhì)析集的主要因素之一。由于結(jié)晶條件不同，點(diǎn)狀偏析在橫截面試片上呈十字形、方框形及心形點(diǎn)偏，一般多分布在邊緣區(qū)域，根據(jù)金相檢驗(yàn)證明，點(diǎn)狀偏析的含碳量和

13、含硫量超過正常成分(即正偏析)，同時(shí)夾雜物也較多。 原因二 橫向酸浸試片上呈現(xiàn)出的大小、形狀不同的暗色斑點(diǎn)，在國標(biāo)中稱為“點(diǎn)狀偏析”，而在前蘇聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)中稱為“斑點(diǎn)偏析”。我們認(rèn)為就該缺陷而言，這兩個(gè)名稱“點(diǎn)狀偏析”和“斑點(diǎn)偏析”，后者更為確切些。在常說的簡稱中與其說“點(diǎn)偏”不如說“斑偏”更為切合實(shí)際。因?yàn)槲覈?dāng)時(shí)的冶金產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)大都是沿用前蘇聯(lián)而來的，標(biāo)準(zhǔn)中所說“點(diǎn)狀偏析”實(shí)際上是指“斑點(diǎn)偏析”。在前蘇聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)中也有“點(diǎn)狀不均勻性、點(diǎn)狀偏析”這個(gè)名稱，其實(shí)際指的是整個(gè)試樣上的細(xì)小圓的暗點(diǎn)，實(shí)際就是指的一般疏松的“疏松點(diǎn)”，這種缺陷相當(dāng)與國標(biāo)中的“一般疏松”。此處的“偏析點(diǎn)”與“斑點(diǎn)偏析”都是存在成分

14、、組織的偏析，其本質(zhì)差別主要表現(xiàn)在“量”上，一個(gè)指的是“點(diǎn)”，另一個(gè)指的是“斑”。斑點(diǎn)狀偏析改名原因斑點(diǎn)狀偏析改名原因成因 斑點(diǎn)狀偏析的形成主要與澆鑄條件和鋼液的質(zhì)量有關(guān)，鋼液中氣體過飽和析出，鋼液粘稠未能及時(shí)上浮而引起易偏析的元素局部集聚，形成斑點(diǎn)狀偏析。鋼錠凝固時(shí)，鋼中氣體與模壁接觸時(shí)，鋼錠表面形成小氣泡，被一層凝固的金屬蓋上，氣泡阻礙了熱消散，在泡后面保留著部分未凝固的鋼液，這些地方富集了易熔組元，而被沾污，凝固后形成邊緣斑點(diǎn)狀偏析。澆鑄溫度過高，注速快也是斑點(diǎn)狀偏析的形成原因之一。斑點(diǎn)狀偏析的成因斑點(diǎn)狀偏析的成因低倍檢驗(yàn) 隨著生產(chǎn)的發(fā)展，大截面的鋼材增多，在實(shí)際生產(chǎn)檢驗(yàn)中，常有200m

15、m以上的大尺寸低倍試片，一定要注意將“斑點(diǎn)狀偏析”和“疏松點(diǎn)”區(qū)分開。低倍檢驗(yàn)有別于其它帶有物理量的檢驗(yàn)，在評定時(shí)，實(shí)際經(jīng)驗(yàn)對缺陷的識(shí)別評級(jí)的評定起著一定作用，而低倍組織缺陷評級(jí)圖僅是一套低倍缺陷的典型圖片，它不可能與實(shí)際評定的試片在低倍形貌上尺寸太小、形狀、分布完全一致，因此它只能起著參照的作用。應(yīng)注意大尺寸試樣出現(xiàn)的大的疏松點(diǎn)和小尺寸評級(jí)圖點(diǎn)偏的差異。所以說低倍缺陷的評定存在著極大的經(jīng)驗(yàn)因素，對于低倍組織缺陷僅以標(biāo)準(zhǔn)的簡要描述去認(rèn)識(shí)是不夠的，它是常年檢驗(yàn)工作經(jīng)驗(yàn)的積累，這就是低倍組織缺陷檢驗(yàn)的特殊性。作為檢驗(yàn)部門，應(yīng)在人員培訓(xùn)、經(jīng)驗(yàn)交流，組織匯評等方面努力，以提高低倍人員的檢驗(yàn)水平。低倍檢

16、驗(yàn)需要經(jīng)驗(yàn)低倍檢驗(yàn)需要經(jīng)驗(yàn)圖片111一般斑點(diǎn)狀偏析評級(jí)圖一般斑點(diǎn)狀偏析評級(jí)圖斑點(diǎn)狀偏析雖然是一個(gè)缺陷名詞，但分為一般斑點(diǎn)狀偏析和邊緣斑點(diǎn)狀偏析兩組圖片，每種分40-150和150-200mm兩個(gè)規(guī)格，共16張圖片。1級(jí)圖片222一般斑點(diǎn)狀偏析評級(jí)圖一般斑點(diǎn)狀偏析評級(jí)圖2級(jí)圖片333一般斑點(diǎn)狀偏析評級(jí)圖一般斑點(diǎn)狀偏析評級(jí)圖3級(jí)圖片444一般斑點(diǎn)狀偏析評級(jí)圖一般斑點(diǎn)狀偏析評級(jí)圖4級(jí)圖片一邊緣斑點(diǎn)狀偏析評級(jí)圖邊緣斑點(diǎn)狀偏析評級(jí)圖1級(jí)圖片二邊緣斑點(diǎn)狀偏析評級(jí)圖邊緣斑點(diǎn)狀偏析評級(jí)圖2級(jí)圖片三邊緣斑點(diǎn)狀偏析評級(jí)圖邊緣斑點(diǎn)狀偏析評級(jí)圖3級(jí)圖片四邊緣斑點(diǎn)狀偏析評級(jí)圖邊緣斑點(diǎn)狀偏析評級(jí)圖4級(jí)實(shí)際1斑點(diǎn)狀偏析實(shí)際

17、圖斑點(diǎn)狀偏析實(shí)際圖實(shí)際2斑點(diǎn)狀偏析實(shí)際圖斑點(diǎn)狀偏析實(shí)際圖白亮帶白亮帶白亮帶特征: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。產(chǎn)生原因: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度減小,凝固前沿富集溶質(zhì)的鋼液流出而形成的白亮帶。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(shí)記錄白亮帶框邊距試片表面的最近距離及帶的寬度。白亮帶是什么 連鑄過程中廣泛采用電磁攪拌來改善連鑄鋼坯的中心疏松和中心偏析等缺陷并取得了良好的效果。但電磁攪拌后經(jīng)常在連鑄鋼坯上產(chǎn)生白亮帶。該白亮帶位于連鑄鋼坯的橫斷面上，經(jīng)酸浸后呈現(xiàn)出一個(gè)顏色較淺的亮框。在白亮帶區(qū)域平衡分配系數(shù)小于1的溶質(zhì)

18、(碳、硫等)含量較低即發(fā)生了這些溶質(zhì)的負(fù)偏析。由于碳含量羝，使白亮帶區(qū)域比較耐腐蝕，因此酸浸后它的顏色較淺，從而呈現(xiàn)為白色亮帶。負(fù)偏析的程度隨電磁攪拌強(qiáng)度的提高而增大。自亮帶的外邊界對應(yīng)于鋼坯進(jìn)入攪拌區(qū)時(shí)的凝固前沿；而它的內(nèi)邊界不一定對應(yīng)于鋼坯離開攪拌區(qū)時(shí)的凝固前沿。在白亮帶的內(nèi)邊界處，平衡分配系數(shù)小于1的溶質(zhì)含量較高，即發(fā)生這些溶質(zhì)的正偏析，其偏析程度較負(fù)偏析弱。鋼坯經(jīng)熱加工后白亮帶仍不能被消除，因此用戶常認(rèn)為它可能對性能不利。白亮帶的組成白亮帶的組成形成原因一 要消除或減弱連鑄鋼坯的白亮帶，首先應(yīng)弄清它的形成原因，于是白亮帶的形成原因已成為許多學(xué)者的研究內(nèi)容。 最早的解釋是“沖洗溶質(zhì)”機(jī)制

19、，即電磁攪拌引起鋼水流動(dòng)使枝晶間富集溶質(zhì)(其平衡分配系數(shù)小于1)的未凝固鋼水的溶質(zhì)含量下降(趨于與溶質(zhì)含量較低的母液相一致)，此后該處凝固形成的固體的溶質(zhì)含量也降低，從而形成白亮帶。但該機(jī)制無法解釋白亮帶沿凝固方向發(fā)生負(fù)偏析后緊接著又在白亮帶結(jié)束處發(fā)生正偏析的現(xiàn)象。 Kor認(rèn)為連鑄鋼坯白亮帶的形成原因是：鋼坯進(jìn)入和離開電磁攪拌區(qū)時(shí)鋼坯凝固速度的突然變慢和變快使凝固前沿鋼水中的溶質(zhì)分布曲線形狀發(fā)生改變，從而形成了先發(fā)生負(fù)偏析，然后發(fā)生正偏折的白亮帶。但該機(jī)制將鋼坯凝固前沿近似視為一個(gè)平面，這似乎有些牽強(qiáng)。因?yàn)檫B鑄鋼坯在進(jìn)人電磁攪拌線圈時(shí)是以柱狀晶形態(tài)凝固的。白亮帶的形成原因白亮帶的形成原因形成原

20、因二白亮帶的形成原因白亮帶的形成原因 近來有一個(gè)觀點(diǎn)認(rèn)為：正在凝固的連鑄鋼坯進(jìn)人電磁攪拌線圈后，鋼坯心部未凝固的鋼水因攪拌而產(chǎn)生流動(dòng)，使原來富集溶質(zhì)的枝晶間鋼水的溶質(zhì)含量降低這樣一來，枝晶間的鋼水凝固后所得到的固體的溶質(zhì)濃度也降低，從而形成了宏觀的負(fù)偏析，即白亮帶。因此白亮帶的起始位置(外邊界)位于進(jìn)人攪拌線圈時(shí)鋼坯的凝固前沿。凝固前沿處的鋼水在一次枝晶的頂部凝固，并沿著凝固前沿形成一個(gè)薄殼，同時(shí)向枝晶間的鋼水和鋼坯心部排出熱量和溶質(zhì)。隨后枝晶間的鋼水凝固。由于薄殼的存在，枝晶間的鋼水凝固時(shí)既不能排出溶質(zhì)，也不能從別處得到鋼水來補(bǔ)縮從而在白亮帶結(jié)束處(白亮帶的內(nèi)邊界上)形成正偏析和疏松。也就是

21、在上述過程中形成了先發(fā)生負(fù)偏析緊接著發(fā)生正偏析的白亮帶。對力學(xué)性能影響 1)白亮帶是使用電磁攪拌技術(shù)改善中心疏松和偏析時(shí)所出現(xiàn)的以C元素為主的負(fù)偏析缺陷； 2)白亮帶是電磁攪拌強(qiáng)度的反映，攪拌強(qiáng)度越大，白亮帶越明顯，白亮帶寬度與攪拌強(qiáng)度無明顯關(guān)系，白亮帶處組織致密，無疏松斑點(diǎn)；在連鑄工藝條件一定的情況下，白亮帶寬度與鑄坯通過電磁攪拌線圈的時(shí)問有關(guān)，停留時(shí)間越長，白亮帶越寬。 3)白亮帶降低強(qiáng)度及塑性指標(biāo)，白亮帶上出現(xiàn)硬度最低值，白亮帶內(nèi)側(cè)硬度略高于外側(cè)，白亮帶的硬度不均勻且低于基體硬度，降低白亮帶級(jí)別可減小其硬度值與基體的差距；含白亮帶組織處沖擊功值略高于基體。說明白亮帶組織綜合性能好。按方框

22、偏析控制在2.0級(jí)內(nèi)不影響鋼材的使用性能。白亮帶的客觀認(rèn)識(shí)白亮帶的客觀認(rèn)識(shí)B1白亮帶的評級(jí)圖白亮帶的評級(jí)圖白亮帶的評級(jí)圖僅此一張，為50規(guī)格。中心偏析中心偏析中心偏析特征: 在酸浸試片的中心部位呈現(xiàn)腐蝕較深的暗斑。有時(shí)暗斑周圍有灰白色帶及疏松。產(chǎn)生原因: 鋼液在凝固過程中,由于選分結(jié)晶的影響及鑄坯中心部位冷卻較慢而造成心部的成份偏析。這一缺陷成材后仍保留。評定原則: 根據(jù)中心暗斑面積大小及數(shù)量來評定。成因 連鑄坯中心偏析是由于溶質(zhì)元素在凝固前沿析出，并由隨后的物質(zhì)流和擴(kuò)散弓I起的再分配而生成，或者說，連鑄坯中心偏析是由溶質(zhì)富集的鋼液離開凝固前沿時(shí)的物質(zhì)運(yùn)動(dòng)所造成的。大量研究表明，引起這種運(yùn)動(dòng)是

23、由于：(1)液體內(nèi)部的溫度差和濃度差引起的對流運(yùn)動(dòng)； (2)鋼液注入結(jié)晶器產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)； (3)重力對液體中生長晶體的作用；(4)由于鋼液濃度梯度及元素偏析引起的鋼液密度的變化，其綜合效應(yīng)“收縮”對鋼液有抽吸作用； (5)如果采用電磁攪拌，有電磁力造成的強(qiáng)制運(yùn)動(dòng)。中心偏析的形成原因中心偏析的形成原因形貌中心偏析在坯上的形貌中心偏析在坯上的形貌 連鑄坯的中心偏析主要表現(xiàn)為芯部線狀或點(diǎn)狀及從芯部發(fā)散出的“V”型偏析(亦稱半宏觀偏析)，在連鑄坯縱剖面上見到的具有代表性的中心偏析：小鋼錠理論中心偏析的中心偏析的“小鋼錠小鋼錠”理論理論 由于冷卻速度的差異，鑄坯各面樹枝晶的生長速度是不相同的。在某一時(shí)刻有

24、些樹枝晶生長更快一些，造成與相對面的樹枝晶搭橋，阻止液相穴上部的鋼液向下部中空區(qū)的補(bǔ)縮，當(dāng)橋下面的鋼液繼續(xù)凝固時(shí)，得不到上面鋼液的補(bǔ)充而形成疏松或縮孔，或者由于凝固收縮的作用，吸聚了靠近中心兩邊樹枝晶區(qū)富集溶質(zhì)的液體，形成了具有疏松的中心結(jié)構(gòu)，并伴隨有嚴(yán)重的中心偏析。這種小鋼錠結(jié)構(gòu)一般認(rèn)為由以下四個(gè)階段形成：小鋼錠理論中心偏析的中心偏析的“小鋼錠小鋼錠”理論理論最初柱狀晶從結(jié)晶器壁規(guī)則地生長發(fā)展；不穩(wěn)定的柱狀晶凝固組織表露出不平衡和不均勻的生長狀態(tài)而導(dǎo)致某些枝晶比另外一些枝晶生長更快，在凝固過程的早期階段產(chǎn)生液相穴封閉趨向；凝固橋產(chǎn)生于兩個(gè)對立面而快速生長的柱狀晶區(qū)。另外，凝固橋的形成隨鋼水過

25、熱度增大而加??； 在兩個(gè)凝固橋之間殘留的鋼液凝固，與大型鋼錠產(chǎn)生的缺陷的情況相似，但其程度要輕得多。鼓肚理論 所謂鼓肚就是凝固坯殼沿鑄坯厚度方向發(fā)生了變形。鼓肚量增加，鑄坯中心偏析程度加重，根據(jù)凝固坯殼受力不同，可分為兩種類型鼓肚。 因夾輥對弧不準(zhǔn)(如輥?zhàn)悠?或輥?zhàn)幼冃?，?dǎo)致樹枝晶間富集的溶質(zhì)液體流動(dòng)。如果鋼水靜壓力足夠大的話，則鑄坯就會(huì)發(fā)生周期性變形。中心偏析沿軸線基周期性變化 在兩對輥?zhàn)又g，由于鋼水靜壓力作用而產(chǎn)生鼓肚。當(dāng)鑄坯與夾輥接觸時(shí)坯殼受壓。離開接觸點(diǎn)時(shí)坯殼在鋼水靜壓作用下產(chǎn)生膨脹，這樣坯殼鼓肚呈周期性變化。試驗(yàn)指出，當(dāng)鑄坯還有一定的殘余母液，吸入壓力為2.5kg/cm2的N2氣

26、，坯殼產(chǎn)生4-5mm的鼓肚，形成連續(xù)的中心偏析線。中心偏析的中心偏析的“鼓肚鼓肚”理論理論V型偏析V型偏析 它也是由于凝固過程中兩相區(qū)內(nèi)鋼水的流動(dòng)造成的。被溶質(zhì)富化的鋼水通過兩相區(qū)的“通道”下流，在臨近最終凝固時(shí)，濃化的鋼水在通道中形成“V”型偏析。V V型中心偏析的形成理論型中心偏析的形成理論改善措施 有效地改善連鑄坯的中心偏析 (1)增加等軸晶區(qū)。采用電磁攪拌，附加超聲波，低過熱度澆鑄。 (2)防止在硬化糊狀區(qū)殘余鋼液體的出現(xiàn)。采用輕壓下來補(bǔ)償凝固收縮，防止鼓肚；防止動(dòng)輥與不動(dòng)輥不在一條直線上。 (3)改善凝固狀況和形成等軸晶充滿的凝固末端。 其中，應(yīng)用最廣泛的是電磁攪拌技術(shù)。一般認(rèn)為，電

27、磁攪拌可以通過以下兩條途徑改善連鑄坯的中心偏析； （1）在鋼液中產(chǎn)生的強(qiáng)烈流動(dòng)，一方面使液相穴內(nèi)溫度均勻，另一方面可以打碎部分樹枝晶，被打碎的樹枝晶部分被熔化掉，部分作為等軸晶的形核核心。這兩方面的因素都有助于消除鋼液內(nèi)的剩余過熱度，降低凝固前沿的溫度梯度，從而使柱狀晶的發(fā)展受到抑制，這就減少了由于柱狀晶對接而生成的“小鋼錠”缺陷。 （2）在凝固末端，使鋼液產(chǎn)生輕柔而紊亂的流動(dòng)，避免被溶質(zhì)富化的鋼液產(chǎn)生定向流動(dòng)。中心偏析的改善措施中心偏析的改善措施Z1中心偏析的評級(jí)圖中心偏析的評級(jí)圖評級(jí)圖為50規(guī)格4張1級(jí)Z2中心偏析的評級(jí)圖中心偏析的評級(jí)圖2級(jí)Z3中心偏析的評級(jí)圖中心偏析的評級(jí)圖3級(jí)Z4中心

28、偏析的評級(jí)圖中心偏析的評級(jí)圖4級(jí)Z5實(shí)際中心偏析形貌實(shí)際中心偏析形貌帽口偏析帽口偏析帽口偏析特征： 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。產(chǎn)生原因： 由于靠近帽口部位含碳的保溫填料對金屬的增碳作用所致。評定原則： 根據(jù)發(fā)暗區(qū)域的面積大小來評定（參照中心偏析圖片評定）皮下氣泡皮下氣泡皮下氣泡特征： 在酸浸試片上，于鋼材（坯）的皮下呈分散或成簇分布的細(xì)長裂縫或橢圓形氣孔，細(xì)長裂縫多數(shù)垂直于鋼材（坯）的表面。產(chǎn)生原因： 由于鋼錠模內(nèi)壁清理不良和保護(hù)渣不干燥等原因造成。評定原則： 測量氣泡離鋼材（坯）的表面的最遠(yuǎn)距離。P1評級(jí)圖為100規(guī)格1張皮下氣泡評級(jí)圖皮下氣泡評級(jí)圖實(shí)際皮下氣泡實(shí)際

29、皮下氣泡P2殘余縮孔殘余縮孔殘余縮孔特征： 在酸浸試片的中心區(qū)域（多數(shù)情況）呈不規(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（夾渣）和成分偏析等。產(chǎn)生原因： 由于鋼液在凝固時(shí)發(fā)生體積集中收縮而產(chǎn)生的縮孔并在熱加工時(shí)因切除不盡而部分殘留，有時(shí)也出現(xiàn)二次縮孔。評定原則：以裂縫和空洞的小于而定C1殘余縮孔評級(jí)圖殘余縮孔評級(jí)圖評級(jí)圖為100規(guī)格3張1級(jí)C2殘余縮孔評級(jí)圖殘余縮孔評級(jí)圖2級(jí)C3殘余縮孔評級(jí)圖殘余縮孔評級(jí)圖3級(jí)C4實(shí)際殘余縮孔實(shí)際殘余縮孔翻皮翻皮翻皮特征： 在酸浸試片上有呈亮白色彎曲條帶或不規(guī)則的暗黑線條，并在其上或周圍氣孔和夾雜物；有的是由密集的空隙和夾雜物組成的條帶。產(chǎn)生

30、原因： 在澆注過程中表面氧化膜翻入鋼液中，凝固前未能浮出所造成。評定原則：測量翻皮離鋼材（坯）表面的最遠(yuǎn)距離及翻皮長度。F1翻皮代表性圖片翻皮代表性圖片圖為100規(guī)格3張不評級(jí)F2翻皮代表性圖片翻皮代表性圖片F(xiàn)3翻皮代表性圖片翻皮代表性圖片白點(diǎn)白點(diǎn)白點(diǎn)特征： 一般是在酸浸試片除邊緣區(qū)域外的部分表現(xiàn)為鋸齒形的細(xì)小發(fā)紋，呈放射狀、同心圓形或不規(guī)則形態(tài)分布。在縱向斷口上依其位向不同呈圓形或橢圓形亮點(diǎn)或細(xì)小裂縫。產(chǎn)生原因： 鋼中氫含量高，經(jīng)熱加工變形后在冷卻過程中由于應(yīng)力而產(chǎn)生的裂縫。評定原則：以裂縫長短、條數(shù)而定。檢驗(yàn) 白點(diǎn)是鋼材的低倍缺陷。由于白點(diǎn)特征的多樣性，單憑低倍檢驗(yàn)還難以給出非常準(zhǔn)確的定性

31、判定。要給出準(zhǔn)確的判定必須結(jié)合低倍酸浸、宏觀斷口、超聲波探傷、化學(xué)成分、或微觀金相等的綜合分析。白點(diǎn)的存在嚴(yán)重破壞鋼材或結(jié)構(gòu)件的機(jī)械性能，破壞鋼材的連續(xù)性，使鋼材易于脆斷，對鋼材的危害性極大。白點(diǎn)是不允許存在的低倍缺陷，生產(chǎn)中我們要采取有力的措施加以預(yù)防。 低倍酸浸檢驗(yàn) 按國標(biāo)GB 2261991檢驗(yàn)方法進(jìn)行酸浸后，肉眼觀察，白點(diǎn)的特征為距試樣表面一定距離處或近中心部位分布的鋸齒形細(xì)長裂紋，呈放射狀的同心圓或不規(guī)則形狀。白點(diǎn)的檢驗(yàn)白點(diǎn)的檢驗(yàn)檢驗(yàn) 宏觀斷口檢驗(yàn) 在低倍檢驗(yàn)的基礎(chǔ)上，在裂紋處，進(jìn)行縱向斷口檢驗(yàn)，斷口上多呈圓形或橢圓形的銀白色斑點(diǎn)。斑點(diǎn)內(nèi)的組織為顆粒狀，有的呈鴨嘴形裂口，白點(diǎn)的尺寸變

32、化大，多分布在偏析區(qū)內(nèi)。 光譜分析 在前兩項(xiàng)檢驗(yàn)的基礎(chǔ)上，于裂紋處制取光譜試樣直徑5 mm)，進(jìn)行光譜分析，在裂紋處激發(fā)，然后與標(biāo)樣對比分析，測定氫含量，一般鋼材要求氫小于4 ppm，但因白點(diǎn)是在由高溫向低溫冷卻的過程中形成的，在這個(gè)過程中，氫已經(jīng)得到一定程度的釋放，此時(shí)可在低倍酸浸試樣未出現(xiàn)裂紋處取一光譜試樣進(jìn)行對比分析，可以看出氫含量的差異。白點(diǎn)的檢驗(yàn)白點(diǎn)的檢驗(yàn)檢驗(yàn) 顯微金相分析 在裂紋處取一金相樣，按國標(biāo)GB 1329891制取試樣，拋光后于顯微鏡下觀察，白點(diǎn)具有的微觀特點(diǎn)為穿晶分布，因其是在高溫冷卻過程中的低溫下形成，熱應(yīng)力大，故形成鋸齒形的特征，并且在裂紋附近無氧化脫碳的現(xiàn)象出現(xiàn)，也

33、會(huì)發(fā)現(xiàn)裂紋的出現(xiàn)與鋼中的夾雜物無任何直接關(guān)聯(lián)。 超聲波探傷分析 白點(diǎn)的缺陷波形與其它缺陷的波形有較大的差異，白點(diǎn)的缺陷波形最大特征是尖銳、底波少。白點(diǎn)的檢驗(yàn)白點(diǎn)的檢驗(yàn)檢驗(yàn)白點(diǎn)的檢驗(yàn)白點(diǎn)的檢驗(yàn) 緩慢拉伸 白點(diǎn)形成是鋼中氫原子在某些不連續(xù)處結(jié)合成氫分子，從而產(chǎn)生很大內(nèi)壓。當(dāng)這個(gè)內(nèi)壓超過鋼的斷裂強(qiáng)度時(shí)就會(huì)導(dǎo)致發(fā)裂(白點(diǎn))的形核和擴(kuò)展。如鋼中存在內(nèi)應(yīng)力或外加應(yīng)力一方面它能疊加到氫壓引起的應(yīng)力上，同時(shí)還可以促進(jìn)氫原子的擴(kuò)散。另外，內(nèi)外應(yīng)力也可協(xié)助氫壓力使裂紋產(chǎn)生和擴(kuò)展，故內(nèi)外應(yīng)力的存在將會(huì)大大促進(jìn)白點(diǎn)的產(chǎn)生。 應(yīng)力能促使氫原子向材料內(nèi)部缺陷或空隙界面擴(kuò)散、集聚，形成氫分子，由于氫分子在鋼中無法擴(kuò)散，逐步

34、在聚集處形成巨大氫壓，當(dāng)這種壓力導(dǎo)致的應(yīng)力超過鋼的斷裂應(yīng)力時(shí)，首先形核，進(jìn)而形成裂紋。在快速斷裂情況下，氫擴(kuò)散所需時(shí)間方面缺乏這種演變過程。而采取緩慢拉伸法在拉伸應(yīng)力誘發(fā)下，使鋼中氫有足夠時(shí)間擴(kuò)散、聚集并形成裂紋源。低倍試樣白點(diǎn)裂紋與拉伸白點(diǎn)斷口，它們的形成機(jī)理有所不同。前者的氡致裂紋僅僅依賴氫壓或氫壓和來自于材料的各種內(nèi)應(yīng)力的疊加，后者屬于外加應(yīng)力誘發(fā)所致。形成滑移說 早期，前蘇聯(lián)學(xué)者曾提出：“由于集中滑移面和科特利爾云霧狀的氫原子相互作用的結(jié)果，滑移面在應(yīng)力作用下，匯合起來并形成裂紋，在裂縫中氫原子重新結(jié)合成分子，引起內(nèi)應(yīng)力，促使裂紋擴(kuò)展?！边@個(gè)學(xué)說有以下幾個(gè)特點(diǎn)，即形成白點(diǎn)的主要因素是；

35、 (1)有氫離(原)子的存在； (2)白點(diǎn)產(chǎn)生在氫擴(kuò)散之前； (3)受鋼的化學(xué)成分、組織結(jié)構(gòu)和偏析的影響。白點(diǎn)的形成白點(diǎn)的形成形成甲烷說 甲烷說解釋了馬氏體鋼形成白點(diǎn)的原因，是相變應(yīng)力和氫氣的綜合作用，即： 2H2+Fe3C=3Fe+CH4 PCH4=2105MPa巨大的CH4應(yīng)力使鋼開裂。用這個(gè)理論可解釋因鐵素體鋼中含F(xiàn)e3C數(shù)量少，所以產(chǎn)生甲烷少，故在鐵素體鋼中一般不形成白點(diǎn)。萊氏體鋼中Fe3C比較穩(wěn)定，也因?yàn)閵W氏體鋼中不發(fā)生相變，并且溶解氫量較多，所以也不易形成白點(diǎn)。白點(diǎn)的形成白點(diǎn)的形成形成白點(diǎn)的形成白點(diǎn)的形成氫氣說 白點(diǎn)是由于鋼中氫含量過多和內(nèi)應(yīng)力共同作用造成的。鋼從奧氏體一面心立方一

36、體心立方冷卻轉(zhuǎn)變的過程中，體心立方較面心立方溶解更少量的氫，有實(shí)驗(yàn)證明：從1650C冷卻至409時(shí)，氫含量下降至原有的1/80，所以，氫在低溫時(shí)能造成大的壓力。 材質(zhì)的影響 相同的含氫量，不同材質(zhì)卻有著不同表現(xiàn)，有些材質(zhì)對白點(diǎn)敏感，就很容易出現(xiàn)白點(diǎn)，而有些就不易出現(xiàn)。對白點(diǎn)敏感的合金鋼有鉻鋼、鉻鉬鋼、錳鋼、錳鉬鋼、鉻錳鋼、鉻錳鉬鋼、鉻鎳鉬鋼、鉻鎳鎢鋼等，所以，這些合金鋼在冶煉過程中，更應(yīng)注意減少氫的含量。形成白點(diǎn)的形成白點(diǎn)的形成 分布區(qū)域 隨鋼溫的降低，氫在鋼中溶解度減小，當(dāng)冷速加快時(shí)，柱狀晶內(nèi)的氫來不及擴(kuò)散至大氣中，聚積在鋼的顯微孔隙中并結(jié)合成分子態(tài)，更使其擴(kuò)散困難，形成巨大的局部壓力，達(dá)到

37、鋼的破斷強(qiáng)度以上，從而使鋼產(chǎn)生內(nèi)部斷裂，即我們說的白點(diǎn)。因而，白點(diǎn)多分布于柱狀晶及以內(nèi)區(qū)域。 應(yīng)力 由于樹枝狀組織的晶軸與晶枝間因成分不均勻性，不同的組織轉(zhuǎn)變產(chǎn)物引起組織應(yīng)力，變形應(yīng)力與熱應(yīng)力也起一定作用，同時(shí)有人提出應(yīng)力引起白點(diǎn)不能解釋碳化物與萊氏體鋼對白點(diǎn)的不敏感性。可見， 白點(diǎn)不是應(yīng)力單獨(dú)作用的結(jié)果。 溫度 白點(diǎn)形成的溫度區(qū)間為250-100之間，而氫擴(kuò)散系數(shù)最大區(qū)間為650-300，故在300以下來不及擴(kuò)散的氫就存在于鋼中而引起應(yīng)力，從而為形成白點(diǎn)創(chuàng)造了必要的條件。預(yù)防白點(diǎn)的預(yù)防白點(diǎn)的預(yù)防 白點(diǎn)是由于鋼中的氫從固溶體中析出而引起的內(nèi)應(yīng)力作用的結(jié)果，如能在鍛軋后進(jìn)行緩冷，可以避免白點(diǎn)的出

38、現(xiàn)，但應(yīng)肯定氫是形成白點(diǎn)的主要因素。防止白點(diǎn)的產(chǎn)生應(yīng)采取的措施如下： (1)冶煉操作時(shí)做到高溫氧化，沸騰良好，嚴(yán)格控制脫氧量，確保去氫和減少夾雜。 (2)原材料必須干燥或烘烤紅熱，使用少銹優(yōu)質(zhì)的廢鋼，保證澆注系統(tǒng)干燥。 (3)條件允許的情況下，采用爐外精煉或真空處理。 (4)對熱加工后的鋼材進(jìn)行緩冷，退火處理，有條件的進(jìn)行鍛后防白點(diǎn)等溫退火處理。新觀點(diǎn)新近對白點(diǎn)的新觀點(diǎn)新近對白點(diǎn)的新觀點(diǎn)江陰興澄特種鋼鐵有限公司 趙晗，周小明等認(rèn)為冶煉和連鑄生產(chǎn)的GCrl5軸承鋼在H2.5ppm 時(shí)仍可發(fā)現(xiàn)低倍白點(diǎn)。 有文獻(xiàn)認(rèn)為，當(dāng)H3ppm就可以避免鋼中的白點(diǎn)。用EBT+LF+VD工藝冶煉及連鑄工藝生產(chǎn)的GC

39、rl5軸承鋼的氫含量非常低(H2.510 -6 )，在低倍檢驗(yàn)中有時(shí)卻發(fā)現(xiàn)GCr15鋼軋材中存在小裂紋，極易與低倍中心疏松相混淆。筆者通過金相檢驗(yàn)和掃描電鏡分析，認(rèn)為這些小裂紋具有白點(diǎn)特征，但又無法按照現(xiàn)有的國內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)評級(jí)。因此，需對其存在及影響作深入的研究。 產(chǎn)生氫脆的必要條件有三個(gè)： 鋼中需有氫； 有應(yīng)力作用： 持續(xù)一段時(shí)間后才會(huì)發(fā)生脆斷此外，鋼中的夾雜物與氫脆有密切的關(guān)系，一是夾雜物吸氫(氫含量高)，二是受載后造成應(yīng)力集中。新觀點(diǎn) GCrl5鋼雖然含氫量較低，但在其生產(chǎn)過程中，通過鋼材中心疏松區(qū)域，氫可進(jìn)行充分地?cái)U(kuò)散，使吸氫的夾雜和顯微缺陷周圍區(qū)域的金屬處于氫脆狀態(tài)，軋制過程的塑性變形與

40、在相變時(shí)的組織應(yīng)力及冷卻時(shí)的熱應(yīng)力的共同作用下即可形成白點(diǎn)。 白點(diǎn)都具有鋸齒狀邊緣、說明白點(diǎn)的擴(kuò)張受到了金屬阻力的作用，且多數(shù)白點(diǎn)斷口具有解理特征，則表明該白點(diǎn)形成時(shí)鋼已結(jié)束了相變和重結(jié)晶的過程，因此可能是軋制過程產(chǎn)生的。而少數(shù)冰糖狀沿晶形貌小區(qū)域則可表明其鋼材正處于氫脆狀態(tài)，尚未形成自點(diǎn) 。 由于氫含量較低雖然GCrl5鋼白點(diǎn)的形成與發(fā)展受到限制，怛由于軋制鋼材的長度可長達(dá)數(shù)十米，為氫的縱向擴(kuò)散提供了空間，且只能在心郊區(qū)域斷續(xù)縱向分散分布。因此自點(diǎn)表現(xiàn)為非常細(xì)小的裂紋。文獻(xiàn)鋼白點(diǎn)冶金缺陷形成機(jī)理報(bào)道，這類白點(diǎn)僅降低塑性，對強(qiáng)度影響不大對沖擊韌性毫無影響。新近對白點(diǎn)的新觀點(diǎn)新近對白點(diǎn)的新觀點(diǎn)文

41、章對鋼中白點(diǎn)的幾點(diǎn)認(rèn)識(shí)和討論對鋼中白點(diǎn)的幾點(diǎn)認(rèn)識(shí)和討論 早在本世紀(jì)初，冶金工作者就已經(jīng)注意到鋼中白點(diǎn)的存在及其對鋼材使用性能的危害。經(jīng)國內(nèi)外冶金工作者的努力，已經(jīng)對鋼中白點(diǎn)的機(jī)理作出了一些解釋，并提出了相應(yīng)的預(yù)防措施。但是，近幾年來，由于諸多的原因，又呈現(xiàn)出鋼中的白點(diǎn)缺陷不斷增加的趨勢。尤其是連鑄軸承鋼過程中常常遇到這種問題，造成大量的經(jīng)濟(jì)損失。本文從理論上歸納總結(jié)了人們對白點(diǎn)普遍認(rèn)識(shí)和一些新的觀點(diǎn)，對于生產(chǎn)實(shí)踐過程中解決白點(diǎn)困擾會(huì)提供一些幫助。 文章對鋼中白點(diǎn)的幾點(diǎn)認(rèn)識(shí)和討論對鋼中白點(diǎn)的幾點(diǎn)認(rèn)識(shí)和討論文章對鋼中白點(diǎn)的幾點(diǎn)認(rèn)識(shí)和討論對鋼中白點(diǎn)的幾點(diǎn)認(rèn)識(shí)和討論 在淬火斷口上，白點(diǎn)的典型形貌為圓形

42、或橢圓形的銀白色斑點(diǎn)，分布在纖維狀斷口的灰色基體。在空氣中暴露一段時(shí)間后，銀白色斑點(diǎn)被氧化成銀灰色，繼而失去金屬光澤。 根據(jù)1939年英國不列顛委員會(huì)的經(jīng)典定義，“鋼中白點(diǎn)為平滑的銀白色區(qū)域，無論是帶有變形方向，還是帶有偏析區(qū)，都不具有一定的方位。在一般情況下，白點(diǎn)不暴露在鋼材的表面。白點(diǎn)的破壞性極大，作為鋼中的顯微裂紋，可能成為疲勞裂紋源，降低鋼的強(qiáng)度。鋼中的白點(diǎn)在進(jìn)一步熱加工中可能被焊合。文章形成原因普遍觀點(diǎn) 長期以來，被人們所普遍接受觀點(diǎn)是由于鋼中氫含量高，與應(yīng)力共同作用，會(huì)形成“白點(diǎn)”。白點(diǎn)的形成溫度與鋼中的氫含量、合金化程度、坯件的是寸及冷卻速度有關(guān)，但是一般來說都要在150以下，且

43、白點(diǎn)的形成又有一“孕育期。消除白點(diǎn)的有效辦法是鋼液真空處理和熱加工后續(xù)緩冷或等溫退火處理。 有關(guān)生產(chǎn)實(shí)踐表明，如果鋼中含氫量為23ppm時(shí)，鋼中完全沒有白點(diǎn)。在鋼中存在原子氫或質(zhì)子氫，即有擴(kuò)散能力的氫，才對形成白點(diǎn)有影響，如果是分子狀態(tài)的氫對白點(diǎn)的形成并無影響。對鋼中白點(diǎn)的幾點(diǎn)認(rèn)識(shí)和討論對鋼中白點(diǎn)的幾點(diǎn)認(rèn)識(shí)和討論文章最新觀點(diǎn) 雖然近幾年合金鋼連鑄生產(chǎn)得到迅速發(fā)展，真空處理手段日趨完善，但是軸承鋼白點(diǎn)質(zhì)量問題出現(xiàn)頻率明顯增加，有些企業(yè)連鑄軸承鋼檢驗(yàn)時(shí)有50的缺陷為“白點(diǎn)”。另外，電渣鋼中幾乎不產(chǎn)生“白點(diǎn)”?？梢钥闯?，“氫”是產(chǎn)生白點(diǎn)的主要原因值得質(zhì)疑。盡管“白點(diǎn)”理論提出已經(jīng)很多年了，但是很多問

44、題需要人們重新認(rèn)識(shí)。一種新的觀念認(rèn)為，盡管采用爐外精煉、真空處理等技術(shù)，鋼液純凈度不斷提高，但是與模注時(shí)代相比，連鑄過程加工應(yīng)力和組織應(yīng)力明顯增加，與熱應(yīng)力共同作用，在保溫、緩冷措施不完善的條件下，消除鋼中應(yīng)力措施不到位，會(huì)造成鑄坯中形成應(yīng)力裂紋，在鋼中短流程區(qū)域內(nèi)形成微小斷口，即類似“白點(diǎn)”的裂紋。 與傳統(tǒng)觀念一致地認(rèn)為，鋼中氫含量高時(shí)，氫會(huì)向小裂紋處擴(kuò)散，當(dāng)氫在位錯(cuò)區(qū)移動(dòng)時(shí)，促進(jìn)這些小裂紋的發(fā)展。對鋼中白點(diǎn)的幾點(diǎn)認(rèn)識(shí)和討論對鋼中白點(diǎn)的幾點(diǎn)認(rèn)識(shí)和討論B1白點(diǎn)評級(jí)圖白點(diǎn)評級(jí)圖評級(jí)圖為100規(guī)格3張1級(jí)B2白點(diǎn)評級(jí)圖白點(diǎn)評級(jí)圖2級(jí)B3白點(diǎn)評級(jí)圖白點(diǎn)評級(jí)圖3級(jí)軸心晶間裂縫軸心晶間裂縫軸心晶間裂縫特

45、征： 此缺陷一般出現(xiàn)于高合金不銹耐熱鋼（如Cr5Mo、1Cr13、Cr25等中，有時(shí)高合金結(jié)構(gòu)鋼如18Cr2Ni4WA也常出現(xiàn)。在酸浸試片上呈三岔或多岔的、曲折、細(xì)小，由坯料軸心向各方取向的蜘蛛網(wǎng)形的條紋。評定原則：級(jí)別隨裂紋的數(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(yàn)。z1軸心晶間裂縫評級(jí)圖軸心晶間裂縫評級(jí)圖評級(jí)圖為100規(guī)格3張1級(jí)z2軸心晶間裂縫評級(jí)圖軸心晶間裂縫評級(jí)圖2級(jí)z3軸心晶間裂縫評級(jí)圖軸心晶間裂縫評級(jí)圖3級(jí)內(nèi)部氣泡內(nèi)部氣泡內(nèi)部氣泡特征： 在酸

46、浸試片上呈直線或彎曲狀的長度不等的裂縫，其內(nèi)壁較為光滑，有的伴有微小可見夾雜物。產(chǎn)生原因： 由于鋼中含有較多氣體所致。N1圖為100規(guī)格1張代表性內(nèi)部氣泡代表性圖片內(nèi)部氣泡代表性圖片非金屬夾雜物及夾渣非金屬夾雜物（目視可見的）及夾渣非金屬夾雜物（目視可見的）及夾渣特征： 在酸浸試片呈不同形狀和顏色的顆粒。產(chǎn)生原因： 冶煉或澆注系統(tǒng)的耐火材料或臟物進(jìn)入并留在鋼液中所致。評定原則：有時(shí)出現(xiàn)許多空隙和空洞，如目視這些空隙或空洞未發(fā)現(xiàn)夾雜物或夾渣，應(yīng)不評為非金屬夾雜物或夾渣，但對質(zhì)量要求較高的鋼種（指有高倍非金屬夾雜物合格級(jí)別規(guī)定者），建議進(jìn)行高倍補(bǔ)充檢驗(yàn)。FJ1圖為100規(guī)格1張代表性非金屬夾雜物（

47、目視可見的）及夾渣非金屬夾雜物（目視可見的）及夾渣異金屬夾雜物異金屬夾雜物異金屬夾雜物特征： 在酸浸試片顏色和基體組織不同，無一定形狀的金屬塊，有的與基體組織有明顯界限，有的界限不清。產(chǎn)生原因： 由于冶煉操作不當(dāng)，合金料未完全熔化或澆注系統(tǒng)中掉入異金屬所致。 Y1異金屬夾雜物異金屬夾雜物圖為100規(guī)格1張代表性美介1美標(biāo)的介紹美標(biāo)的介紹鋼棒、方坯、板坯和鍛件的 低倍酸侵檢驗(yàn)方法 ASTM E 381-19941適用范圍11 低倍酸侵對在低倍率下檢查宏觀組織的試樣進(jìn)行酸侵蝕的方法，是一種常用的評價(jià)鋼棒、方坯、板坯和鍛材等鋼鐵產(chǎn)品質(zhì)量的檢驗(yàn)技術(shù)。12 本方法包括用一組分等級(jí)照片對鋼鐵試樣進(jìn)行評級(jí)方

48、法，這些照片分等級(jí)地顯示出鋼材在特定狀態(tài)的形態(tài)。本方法只適用于碳鋼和低合金鋼的鋼捧。方坯板坯以及鍛材。美介2美標(biāo)的介紹美標(biāo)的介紹13檢查不同類型的鋼可以使用不同種侵蝕劑。鋼的化學(xué)成分、制造方法、熱處理及其它許多因素有差異，它們與侵蝕劑的反應(yīng)也不同，因此必須考慮各種條件下反應(yīng)生成物不同，所以要制定采用或不采用某侵蝕劑的通用標(biāo)準(zhǔn)是不切實(shí)際的。 14對標(biāo)準(zhǔn)使用過程中某些相關(guān)安全問題，本標(biāo)準(zhǔn)不再強(qiáng)調(diào)說明。本標(biāo)準(zhǔn)使用者有責(zé)任去建立一套合理的安全和無害的操作設(shè)施，使用前要制定相應(yīng)操作規(guī)程。見53中的特殊預(yù)防說明。美介3美標(biāo)的介紹美標(biāo)的介紹本標(biāo)準(zhǔn)專用術(shù)語的概述 適用模鑄產(chǎn)品的術(shù)語 飛濺：一個(gè)不均勻腐蝕花紋，

49、此處一個(gè)不規(guī)則形態(tài)的區(qū)域顯示出與周邊區(qū)域有不同的腐蝕反差。飛濺是正常的，因?yàn)樵陂_始澆鑄時(shí)，飛濺的鋼珠凝固和氧化，并且沒有完全被余下的鋼水熔化掉。 鋼錠撕裂：一般平行于鋼錠模壁表面的皮下裂紋。 波狀裂紋：垂直于鋼錠模壁表面的裂紋，有的擴(kuò)展，有的未擴(kuò)展到產(chǎn)品的表面。 內(nèi)裂：一般位于鍛造產(chǎn)品中心的單個(gè)或多道輻射裂紋。美介4美標(biāo)的介紹美標(biāo)的介紹適用連鑄產(chǎn)品的術(shù)語 激冷帶：產(chǎn)品表面迅速冷卻形成的精細(xì)組織的金屬，它一般連續(xù)地圍繞表面。 激冷帶裂紋：部分或全部位于激冷帶的一些裂紋，有的可能擴(kuò)展到產(chǎn)品表面。 對角線裂紋：完全或部分位于非圓產(chǎn)品對角線區(qū)域的裂紋，此處臨近柱狀晶或枝狀晶生長花紋交叉的地方。 皮下裂

50、紋：垂直于激冷帶及激冷帶正下方的裂紋。 半輻射裂紋：垂直于產(chǎn)品表面，位于產(chǎn)品表面與產(chǎn)品中心之間的接近中間的裂紋。 美介5美標(biāo)的介紹美標(biāo)的介紹 中心裂紋：縱橫比(長寬)3的裂紋，或大部分處于產(chǎn)品中心附近的裂紋。 星狀裂紋：產(chǎn)品中心上的星狀裂紋或半輻射裂紋。 一般疏松：均勻分布在產(chǎn)品中心部位的許多圓形或不規(guī)則形狀的針孔。 白帶：平行于產(chǎn)品表面的白殼連續(xù)的腐蝕帶，它常常位于14或34半徑處，一般來說這與電磁攪拌有關(guān)。 柱狀晶：在凝固過程中單向生長形成的一種比較長的粗大組織。 美介6美標(biāo)的介紹美標(biāo)的介紹同時(shí)適用于模注和連鑄產(chǎn)品的狀態(tài) 非金屬夾雜：鋼中分散的非金屑顆粒或低倍酸侵夾雜溶解時(shí)形成的空洞。 框

51、形偏析：一條暗色的腐蝕帶，呈矩形或方形，通常位于橫截面中心，一般只在鍛造產(chǎn)品中看到。在模鑄產(chǎn)品中，有時(shí)稱它為粗晶(鋼錠結(jié)構(gòu)缺陷)或錠型花紋偏析。 縮孔或中心孔洞：位于產(chǎn)品中心或附近的單個(gè)大的空穴。 中心琉松：聚集在產(chǎn)品中心的許多匠形或不規(guī)則形狀的空洞。 黑心：在產(chǎn)品中心上的黑色腐蝕塊。黑心是實(shí)心物質(zhì)，不要與中心疏松混淆。 針孔：位于產(chǎn)品表面或表皮下的細(xì)孔。 夾渣：一般為融熔保護(hù)渣的殘留夾雜，它位于產(chǎn)品表面或皮下。常常在連鑄或下注產(chǎn)品中發(fā)現(xiàn)。 美介7 白點(diǎn)：由于局部相變產(chǎn)生的應(yīng)力以及熱加工后冷卻過程中氫溶解度影響導(dǎo)致的短小不連續(xù)的內(nèi)部裂紋。在一個(gè)腐蝕的模切面上，這些裂紋以短、密集和不連續(xù)的形態(tài)出

52、現(xiàn)，又常常位于截面中心與表面之間的中間位置。通常也稱為破碎裂紋或發(fā)裂 氣孔：不規(guī)則形狀的孔洞，它們在整個(gè)橫截面上可以是，也可以不是均勻分布的。它們可能出現(xiàn)在產(chǎn)品的皮下至產(chǎn)品中心的任何地方，這些分布來源與鋼液的純潔度有關(guān)。 樹枝狀組織：具有枝杈(一次、二次、三次枝權(quán))的樹枝狀花紋，這是由于在凝固過程中成分差異引起的。就某一特定成分來說弱樹枝狀組織與澆鑄時(shí)鋼水過熱有關(guān)，強(qiáng)樹枝狀組織則與澆鑄時(shí)鋼水超過熱有關(guān)。成分差異也影響到樹枝狀組織的清晰度。 美標(biāo)的介紹美標(biāo)的介紹美介8 4 意義和使用 低倍酸侵被用于鋼鐵工業(yè)是因?yàn)樗且粋€(gè)簡單的檢驗(yàn)，這個(gè)檢驗(yàn)為所取試樣提供了相對均勻性的信息。此種方法利用了一種酸或

53、其它腐蝕性試劑的作用去顯示經(jīng)適當(dāng)制備樣品的一個(gè)宏觀組織特征。低倍酸侵這個(gè)名稱意味著被酸侵的表面是用肉眼或用低倍放大鏡(常用10)去檢查。 低倍酸侵能顯示：(1)組織的變化，如：晶粒度、枝晶和柱狀晶組織；(2)化學(xué)成丹的變化，如：偏析、晶內(nèi)偏析及帶狀組織；(3)不連續(xù)處的存在，如：重皮、裂縫、裂紋、疏松、破裂、縮孔及白點(diǎn)。美標(biāo)的介紹美標(biāo)的介紹美介9 根據(jù)工藝、合同、訂貨單或者技術(shù)條件的要求當(dāng)生產(chǎn)鍛材、方坯、板坯等時(shí)應(yīng)接受低倍酸侵試驗(yàn)與檢查，制造者和用戶對下列幾點(diǎn)應(yīng)該取得一致意見：(1)檢驗(yàn)將在生產(chǎn)階段進(jìn)行；(2)受檢切面的數(shù)量和位置；(3)試樣酸侵必須的表面準(zhǔn)備；(4)酸侵劑、溫度和酸侵時(shí)間；(

54、5)被認(rèn)為是有害狀態(tài)的類型、大小、數(shù)量、位置及取向。 沒有特殊規(guī)定時(shí)檢驗(yàn)方法可以由生產(chǎn)廠來選擇去滿足指定的技術(shù)條件要求。 用戶與生產(chǎn)廠意見一致時(shí)，對連鑄來說可以用鑄件橫截面的硫印檢驗(yàn)替代低倍酸侵檢驗(yàn)。硫印檢驗(yàn)應(yīng)按E1180規(guī)定執(zhí)行。試樣的檢驗(yàn)和評級(jí)應(yīng)符合本標(biāo)準(zhǔn)(E381)的第10、11節(jié)。美標(biāo)的介紹美標(biāo)的介紹美介10溶液 1 鋼鐵低倍酸侵常用試劑是鹽酸(HCl)和水的1：1體積混合液。鹽酸不需用化學(xué)純試劑。工業(yè)用鹽酸(又稱粗鹽酸)可以滿足要求。酸侵溶液應(yīng)該透明而無渣滓。加熱到70-80(160180F)。加熱酸液應(yīng)在通風(fēng)柜(罩)里進(jìn)行，或者采用其它方法來排除腐蝕性煙霧。溶液加熱時(shí)不會(huì)引起濃度重

55、大變化。如果酸侵溶液沒有變得太臟或酸度太弱就可以繼續(xù)使用。 注：為了使某些類型產(chǎn)品充分反應(yīng)得到合適的腐蝕，必須加進(jìn)一些雙氧水。但雙氧水應(yīng)在室溫下加入到酸侵槽中。 2 第二種低倍酸侵溶液是由HCl(38%體積)、硫酸(12%體積)和水(50體積)組成的(有關(guān)酸的質(zhì)量，加熱以及通風(fēng)見51)，此種方法更有利于某些產(chǎn)品產(chǎn)生更清晰的組織。美標(biāo)的介紹美標(biāo)的介紹美介113在混臺(tái)酸侵溶液時(shí)必須小心謹(jǐn)慎，這些都是強(qiáng)酸，它們能產(chǎn)生劇烈的化學(xué)熱。要將酸慢慢加入至水中并不停地?cái)嚢?。特別是硫酸絕對要這樣操作?；旌纤嵋汉偷捅端崆侄家谕L(fēng)柜(罩)中進(jìn)行。 4 10-20%過硫酸銨鹽水溶液最初被用在縱向切面來檢測陰影線、偏

56、析、流線等。要得到好的效果必須使用新配成的溶液。溶液應(yīng)在室溫下刷在成品表面上。在試塊一直處于潮濕狀態(tài)時(shí)檢驗(yàn)才是最有效的。5 5或lO硝酸、酒精或水溶液被用來檢測局部劇烈應(yīng)變，研磨裂紋，過熱區(qū)域及滲碳深度或脫碳深度。使用這個(gè)試劑需要一個(gè)光滑的表面，并且在室溫下或侵或涂刷。 6對于有特殊要求的可以使用很多其它試劑在使用不同于上面所述的試劑時(shí)，它應(yīng)該取得用戶和生產(chǎn)廠的一致同意。美標(biāo)的介紹美標(biāo)的介紹美介13 6 取 樣 1當(dāng)用低倍酸侵作為一種檢驗(yàn)步驟而使用時(shí)，應(yīng)該在生產(chǎn)的早期階段進(jìn)行取樣，這樣一來，如果證明材料不合格的話，就可以減少那些不必要工序的試樣檢驗(yàn)量(或者工序可以修訂以便利用材料)。對于鑄錠產(chǎn)

57、品，試樣常常取自斷裂的鋼錠。小尺寸的方坯或板坯在第一次切斷時(shí)取樣。連鑄產(chǎn)品取樣常常是在準(zhǔn)鑄態(tài)進(jìn)行，或者在中間或最后工序取樣，這取決于取樣的尺寸大小和選擇。如果不知道鑄錠內(nèi)的位置則可進(jìn)行成品隨機(jī)取樣。 2一般來說，試樣是從鋼棒、方坯或板坯端部切取下，呈圓片或方片形式的。有關(guān)取樣前應(yīng)消除諸如“魚尾”之類任何外來軋制的影響，這一點(diǎn)很多文章已描述過。試樣也可用任何方便的方式進(jìn)行冷切。用鋸和砂輪切斷機(jī)均可?；鹧媲懈罨蚱渌鼰崆懈罘绞絿?yán)重影響試樣組織，因此，熱切法只能用來切下一大塊材料，然后再用冷切法切割成所需尺寸。應(yīng)該去除足夠的熱切材料表面，以便清除熱切的影響。 美標(biāo)的介紹美標(biāo)的介紹美介143用低倍酸侵檢

58、驗(yàn)本技術(shù)條件指出的鋼產(chǎn)品時(shí)，試樣制成薄片，一般厚1325mm(1/21in)。通常切取試片或試樣以顯示出一個(gè)橫向截面；但也可以根據(jù)技術(shù)條件，合同或訂貨單的要求包括制備和檢查縱向。 4當(dāng)只在一塊試樣(棒、方坯、板坯)上檢驗(yàn)時(shí)，用戶可要求在試片兩面或僅僅一面上進(jìn)行檢驗(yàn)。 5當(dāng)在一爐鋼的數(shù)塊試樣上檢驗(yàn)時(shí)，用戶可要求每片試樣獨(dú)立進(jìn)行檢驗(yàn)，或者可以由生產(chǎn)廠和用戶一致同意的代表性取樣方法進(jìn)行， 6為了顯示一定型式的內(nèi)部不連續(xù)性(如熱裂紋或白點(diǎn))用戶可規(guī)定用低倍酸侵檢驗(yàn)的試片要從距樣品兩端某一定距離處截取。至于鍛材，根據(jù)前面的有關(guān)協(xié)議，或者可以在鍛材切掉不要的多余金屬上，或者鍛材的端部取樣，或者在鍛成倍尺鍛

59、材，并且在切斷倍尺鍛材時(shí)在各段之間切下檢驗(yàn)試片。美標(biāo)的介紹美標(biāo)的介紹美介157制 備 1 試樣不需要精心制備，只要能提供光滑表面又具有最小量的冷加工變形的任何方法均可。試片可在車床上或在牛頭刨床上車刨出平面。一般的步驟是先粗加工(車或刨)，然后精加工(車或刨)。這就制出一個(gè)光滑表面并能去除前道工序的冷加工帶來的冷加工變形層。要得到合適的試撣必須有鋒利的刀具。也可以用研磨法，一般也是同樣方式進(jìn)行，研磨法常使用高速砂輪或輕微研磨進(jìn)行精加工。如有必要顯露精細(xì)的細(xì)節(jié)時(shí)，試樣應(yīng)該用金相砂紙進(jìn)行研磨或進(jìn)行金相拋光。 美標(biāo)的介紹美標(biāo)的介紹美介16 2試樣制備好后，要腐蝕的表面應(yīng)該是清潔的。任何油膏、油脂或其它殘留物都將會(huì)引起不均勻腐蝕，因而必須去除掉。有時(shí)必須用溶劑去清洗表面，而