低倍组织检验课件.ppt

1、董孟宪董孟宪 钢的低倍检验钢的低倍检验概述v低倍检验的地位 在产品验收、新品试制、工艺调整与控制方面占有十分重要的地位。v低倍检验为金相检验的一部分，低倍相对于高倍而言。v低倍试验包括酸蚀低倍、塔形发纹、S印、P印、流线等方法。v验收检验项目：1、圆钢（优质、高级优质、特级优质）1）优钢：横截面酸浸低倍组织为合格级别：一般疏松、中心疏松、锭型偏析，而低倍缺陷一般要求不得有目视可见的缩孔、气泡、裂纹、夹杂、翻皮和白点等。2）合结钢：横截面酸浸低倍组织为合格级别：一般疏松、中心疏松、锭型偏析、一般点状偏析、边缘点状偏析，而低倍缺陷一般要求不得有目视可见的缩孔、气泡、裂纹、夹杂、翻皮、白点、晶间裂纹

2、等。3）轴承钢：产品标准自带评级标准，横截面酸浸低倍组织为合格级别：一般疏松、中心疏松、锭型偏析、一般点状偏析、边缘点状偏析，而低倍缺陷一般要求不得有目视可见的缩孔、皮下气泡、裂纹、夹杂、白点、过烧等 2、圆坯、方坯 1）管坯横截面酸浸低倍组织试片上的中心疏松、缩孔、中心裂纹、中间裂纹、皮下裂纹、皮下气泡应按附录A评定，其合格级别应分别不大于2 级。结晶组织。2）优钢及合结钢按YB/T153-1999,评定项目：中心疏松、中心偏析、缩孔、内部裂纹（角部裂纹、皮下裂纹、中间裂纹、中心裂纹）、皮下气泡、非金属夹杂物、白亮带、夹渣、异金属夹杂、翻皮等。v优质非合金钢、特殊质量非合金钢、合金钢连铸坯应

3、按 Y B/T1 5 3 进行低倍组织评定，其合格级别由供需双方协商确定，如供方能保证低倍合格，可不作检验 普钢、高强钢方坯参照YB/T153-1999进行评定。取样部位、取样数量：取样部位、取样数量：试样数量按相应产品标准进行截取，取样部位在缺陷最严重部位抽取试样。钢材：GB/T699-1999：相当于钢锭头部的不同根钢坯或钢材。GB/T3077-1999：相当于钢锭头部的不同根钢坯或钢材。GB/T5216-2004：相当于钢锭头部的不同根钢坯或钢材。GB/T18254-2002：从任意 6 根钢材的任意端各取 1个试样 模铸坯：第一支钢锭头部和最末支钢锭的头部截取。连铸坯：应在连铸调整连铸

4、拉速正常后的第一支上截取一个试样，另一支试样在浇注中期进行截取。YB/T4149-2006：单炉浇注时，连铸中期每流各取1个；连续浇注时，连铸中期各流循环取1个。取样方法：取样方法：取样可采用用剪、锯、切割等方法。试样加工时，必须除去 因取样造成的变形以及热影响区，试面距切割参考尺寸为：a、热切时不小于20mm；b、冷切时不小于10mm；c、烧割时不小于40mm热酸浸试样表面粗糙度应不大于Ra1.6m，冷酸浸蚀试样表面粗糙度不大于Ra0.8m。试样尺寸：试样尺寸：棒材：试样厚度一般为20mm，试样面垂直于钢材（坯）的延伸方向。钢板：低倍试面的尺寸一般长为250mm20mm排风设备酸洗装置及酸洗

5、必备工具排风设备酸洗装置及酸洗必备工具排风设备：排风设备：试样在酸洗过程中会产生大量有毒有害气体，对人体和周边的环境 造成极大危害，因此在酸洗的整个过程中，应在强的抽排风通风厨内进行。酸浸装置酸浸装置：常用的酸洗槽有，铅槽、玻璃钢槽、塑料槽、华岗石槽以及瓷盆或 烧杯等。瓷盆或烧杯不建议使用。二者都均易坏漏和破碎。有不安全隐患。加热体：加热体：根据所用的容器可采用相应的加热体，如蒸汽、电热石英管、电炉等。刷刷 子：子：将腐蚀后的试样用毛刷将试样表面的沉积物刷去。吹风机：吹风机：将刷洗清洗的试样用吹风即吹干。放大镜：用肉眼或用不大于10X的放大镜分析缺陷性质酸浸方法：试验方法有热酸和冷酸两种方法，

6、热酸腐蚀溶液及方法见表1，冷酸实验是检验宏观低倍组织的简易方法，对于不便于热酸的钢材或大型试件用冷酸擦拭，酸液配比及方法见表2。冷酸特点是要求酸浸试样粗糙度较高，一般连铸坯或者低倍组织粗大时用冷酸，酸蚀时根据钢种不同而选择相适应的溶液。热热 酸酸 浸浸 蚀蚀 法法分类钢种腐蚀时间min酸液成分温度1易切削钢5l01：l(容积比)工业盐酸6080 2碳素结构钢、碳素工具钢、硅锰弹簧钢、铁素体型、马氏体型、复相不锈耐酸、耐热钢5203合金结构钢、合金工具钢、轴承钢、高速工具钢20404奥氏体型不锈钢、耐热钢525盐酸10份，硝酸1份，水10份(容积比)60705碳素结构钢、合金钢、高速工具钢152

7、5盐酸38份，硫酸12份，水50份(容积比)6080编编 号号 冷冷 酸酸 蚀蚀 液液 成成 分分适用范围适用范围123盐酸500 mL，硫酸35 mL，硫酸铜150g氯化高铁，硝酸300 mL，水100 mL盐酸300 mL，氯化高铁加水至1 000 mL钢与合金4561020过硫酸铵水溶液1040(容积比)硝酸水溶液氯化高铁饱和水溶液加少量硝酸(每500 mL溶液加1 0 mL硝酸)碳素结构钢，合金钢78硝酸1份，盐酸3份硫酸铜，盐酸和水各500 mL合金钢9硝酸60 mL，盐酸200 mL，氯化高铁，过硫酸铵，水50 mL精密合金，高温合金10100工业氯化铜氨，水l 000 mL碳素结

8、构钢，合金钢11（1）3%过硫酸氨水溶液冷浸（1）CuCl2 90克、硝酸120ml、水100ml。将钢样预热2102500C，在用棉花擦拭530分，最后用1:1盐酸水溶液洗掉钢样表面的铜层，后用水冲净。显示流线、应变线用液备注（1）不锈钢表层有一层黑色可用不锈钢洗液刷洗，用5%重铬酸钾10硫酸水溶液 H2So4 1升 K2Cr2O7 500克H2O10升（2）结构钢用10%硝酸水溶液刷擦清洗不锈钢和结构钢溶液酸洗过程注意事项：试样酸浸前，应将试样面上的油污洗净，去污时可采用去污粉。当酸浸试样到了预期腐蚀程度后，将试样从酸洗容器中取出，然后用毛刷将试样表面上的腐蚀产物在热水洗下刷洗后将试样吹干

9、。当酸浸试样为不锈钢时，酸浸后将试样从酸池中取出用清水冲净，然后用不锈钢清洗液将表面黑色沉淀物刷洗干净后将试样吹干。如果试样腐蚀过深，必需将试样重新进行加工，除去1mm，在进行酸浸试验。试样的保存：试样的保存：为了将试样保存一定的时间，建议采用下列方法：a、中和法：用10氨水酒精溶液浸泡后，再以热水冲洗刷净，并吹干；b、钝化法：短时间地浸入浓硝酸(大约5 s)；钝化后的试样用热水冲洗刷净并干燥；c、涂层保护法：涂清漆、塑料膜等d、典型低倍组织用数码相机将图像拍照下来，供以后学习参考。低倍试验方法标准1.钢的低倍组织及缺陷酸蚀检验法GB/T226-1991 2.结构钢低倍组织缺陷GB/T1979

10、-2001 3.高碳铬轴承钢低倍GB/T1825420024.钢材塔形法纹酸浸检验方法GB/T15711-19955.连铸钢方坯低倍组织缺陷评级图YB/T4002-19916.连铸钢板坯低倍组织缺陷评级图 YB/T4003-19977.优质碳素结构钢和合金结构钢连铸方坯低倍组织评级 YB/T15319998.连铸圆管坯YB/T4149-20069.钢的硫印检验方法GB/T 4236-198410.高速工具钢（低倍碳化物剥落）YB12-197711.高温合金纵向低倍组织酸浸试验方法 GB/T14999.1-199412.高温合金横向低倍组织酸浸试验方法 GB/T14999.2-199413.高温

11、合金低倍、高倍组织标准评级图 GB/T14999.5-1994 14.碳素工具钢GB1298-1986 15.16.合金工具钢GB/T1299-198517。低倍组织测试方法及评级图（宏观腐蚀电渣重熔钢）美标A604-1993 钢的宏观检验又常称为低倍检验，所谓低倍检验是用肉眼或在不大于十倍的放大镜下检查钢材的纵、横断面或断口上各种宏观缺陷的一种方法。通过宏观检验在发现钢中缺陷同时还可以观察钢材组织的不均匀性。钢材中的宏观缺陷大致有如下几种：疏松、偏析、白点、缩孔、裂纹、非金属夹杂、气泡以及各种不正常断口等，以上所述缺陷大多是在钢锭（或连铸坯）的浇注、结晶和热加工过程中形成的，目前检验钢材宏观

12、缺陷的方法主要采用酸浸试验、断口检验、塔形车削发纹检验及硫印试验等。一、钢锭结晶过程基础智识 钢材的宏观缺陷多数是在钢锭浇铸结晶过程中形成的，要掌握宏观组织检验，正确判定缺陷，首先对铸锭的结晶过程大致有一个了解。钢液在钢锭模内由液态逐渐冷凝而结晶成固态时，整个结晶过程比较复杂，而且影响钢锭结晶的因素也很多，每个因素的变化都将对钢锭的组织产生影响，镇静钢钢锭纵剖面图（见图1）。钢液在浇铸前用锰铁、硅铁和铝进行脱氧，钢液在凝固时，不析出一氧化碳，得到成分均匀，组织比较致密的钢，我们称这种钢叫镇静钢（见图二）。1、钢锭的典型结晶组织示意图图2镇静钢钢锭剖面图图中1部位是缩孔。钢锭中的钢液转变成固态时

13、，由于体积收缩，在最后凝固部分，得不到钢液补充，而形成收缩空洞；一般被限制在钢锭冒口部分，开坯时要切除。如果切头不尽，留在钢坯（材）上的缺陷叫缩孔残余。图中2部位是空穴；也是由于钢液冷凝收缩得不到填补而产生的小的空洞；图中3部位是疏松钢锭最后冷凝部分。钢液中含杂质较多，冷凝后组织不致密，在酸蚀时，易被腐蚀形成小的黑点或孔隙，钢材上的中心疏松即由此造成；图中4部位是细小等轴晶构成的激冷层。在浇注过程中，当液态金属注入锭模时，钢液接触钢锭模受强烈冷却，结晶首先从靠近模壁开始，在很大过冷度的情况下，其成核率高，结晶非常迅速，晶核的生成速度大大超过了晶核的成长速度，迅速在模壁表面形成细小等轴区。图中5

14、部位是柱状晶区。随着铸锭细晶区的形成，钢锭由于冷凝而收缩，锭模由于受热而膨胀，使钢锭与模壁间产生了孔隙，锭模内的液态金属冷却速度和散热缓慢，结晶速度减慢，激冷层与钢液的界面上晶体沿着与散热方向相反的方向(向着锭心)成长，形成柱状晶。由于柱状晶定向成长，不断把夹杂、气体、低熔点组元推向液相，在柱状晶与液相交界区形成一个与钢锭外形相同的，富集偏析成分、杂质、气体的方框形区域；图中6部位是无定向粗大等轴晶区。随着钢锭结晶的发展，钢液温度逐渐下降，锭模温度逐渐升高，散热速度更慢，柱状晶成长速度也逐渐变慢，最后停止向前伸长，中心部钢液温度继续降低，当达到熔点以下时，钢锭中心部未凝固的钢液中几乎同时产生晶

15、核，但是由冷却速度减慢，过冷度减少，生核率低，散热方向也不明显，故最后形成粗大等轴晶区。从表面到心部依次由细小的等轴晶粒、柱状晶粒和粗大的等轴晶粒组成。一般来说，晶粒越细，金属材料的强度也越高，塑性、韧性越好。呈平行排列的柱状晶容易使钢在锻造时开裂，一般不希望得到这种组织。铸件树枝状晶长大情况连铸坯结晶过程第一阶段：进入结晶器的钢液在结晶段凝固，形成坯壳。出结晶器下口的坯壳足以抵抗钢液压力的作用；第二阶段：带液心的坯进入二次冷却区继续冷却，坯壳继续生长；第三阶段：为凝固末期，坯壳加速生长。一般情况下连铸坯从边缘到中心是细小等轴晶带，柱状晶带和中心等轴晶带组成，细小等轴晶带，结晶期内冷却强度很大

16、，钢液和铜壁接触时，在弯月处冷却速度最快，100oC/S，因而形成细小等轴晶带，柱状晶带，细小等轴晶带的形成过程伴随着收缩，在结晶器液面以下100150mm处，铸坯脱离铜壁而形成间隙，降低了传热速度。由于钢水内部仍向外散热，激冷层温度回升，因而不在有新的晶核生成，在钢液向铜壁定向传热的情况下，柱状晶开始形成。连铸坯的柱状晶带细长致密不。从纵断面来看，柱状晶是不平衡的，有的甚至直达铸坯中心，形成穿晶结构，穿晶结构阻碍了上部钢液向下部的补充。因而易形成疏松和缩孔。1柱状均与生长柱状均与生长2某些柱状晶优先成长某些柱状晶优先成长3柱状晶搭成柱状晶搭成“桥桥”4小钢锭凝固并产生缩孔小钢锭凝固并产生缩孔

17、 5铸坯的实际结构铸坯的实际结构 连铸结晶示意图连铸结晶示意图1液相穴液相穴 2弯月面弯月面 3注流注流4水冷結晶器水冷結晶器5噴水冷却噴水冷却6辐射冷却辐射冷却 中心等轴晶带，随着凝固前沿的推移，凝固层和凝固前沿的梯度逐渐减小，中心等轴晶带，随着凝固前沿的推移，凝固层和凝固前沿的梯度逐渐减小，两项区宽度逐渐增大，当铸坯心部钢液温度降至液相线后、心部结晶开始。两项区宽度逐渐增大，当铸坯心部钢液温度降至液相线后、心部结晶开始。由于此时心部传热的单向性已很不明显，因此形成等轴晶。由于此时传热由于此时心部传热的单向性已很不明显，因此形成等轴晶。由于此时传热的途径很长，传热受到限制，晶粒长大很慢，形成

18、晶粒比激冷层粗大的等的途径很长，传热受到限制，晶粒长大很慢，形成晶粒比激冷层粗大的等轴晶。轴晶。出结晶器的铸坯，其液相穴很长。进入二次冷却（从结晶下口拉出的事带出结晶器的铸坯，其液相穴很长。进入二次冷却（从结晶下口拉出的事带液心的铸坯，进入二次冷却区仍需继续喷水冷却，直至完全凝固）区后，液心的铸坯，进入二次冷却区仍需继续喷水冷却，直至完全凝固）区后，由于冷却的不均匀，致使铸坯在传热快的局部区域柱状晶优先发展，当两由于冷却的不均匀，致使铸坯在传热快的局部区域柱状晶优先发展，当两边的柱状晶相连时，或由于等轴晶下落被柱状晶捕捉，就会出现搭桥现象，边的柱状晶相连时，或由于等轴晶下落被柱状晶捕捉，就会出

19、现搭桥现象，这时液相穴的钢水被这时液相穴的钢水被“凝固桥凝固桥”隔开，桥下残余钢液因凝固产生的收缩，隔开，桥下残余钢液因凝固产生的收缩，得不到桥上的钢液补充，形成疏松，并伴随有严重的偏析，从铸坯纵断面得不到桥上的钢液补充，形成疏松，并伴随有严重的偏析，从铸坯纵断面中心来看，这种中心来看，这种“搭桥搭桥”是有规律的，每隔是有规律的，每隔510cm510cm就会出现一个就会出现一个“凝固桥凝固桥”及伴随的疏松和缩孔。凝固桥加剧了溶质元素的偏析。（及伴随的疏松和缩孔。凝固桥加剧了溶质元素的偏析。（见图见图5 5）在热加工过程中易发生脆断。）在热加工过程中易发生脆断。状态：表层为细等轴晶，次层为发达的

20、铸造晶层，中心为粗大的等轴晶区，状态：表层为细等轴晶，次层为发达的铸造晶层，中心为粗大的等轴晶区，1Cr18Ni9Ti连铸坯发达的柱状晶加心部伴有疏松连铸坯发达的柱状晶加心部伴有疏松 耐热钢锭低倍组织耐热钢锭低倍组织 耐热钢锭低倍组织耐热钢锭低倍组织 轴承钢钢锭低倍组织轴承钢钢锭低倍组织GB/T1979-2001结构钢低倍组织缺陷评级图标准是中国冶金基础标准之一,是评定结构钢产品质量水平的主要依据之一。标准于2001年12月由中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局批准发布,2002年5月1日正式实施。GB/T1979-2001结构钢低倍组织缺陷评定图共有图片77张，不同钢材(坯)低倍试片上各类

21、缺陷的形态都不完全一样,在标准条文中描述的只能概括其普遍性的特征,而提供的评级图片只是一种代表,不包括全部特征的形貌,因此,在判断缺陷性质时应作具体分析。在本标准中,低倍组织缺陷的评定应以目视可见为限,在判明缺陷性质时,可借助放大镜(10X),（低倍一般指10倍以下，10倍以上一般要借助于光学显微镜或扫描电镜或电子显微镜来实现）如果对某些类别缺陷不能进行判断，需要其它辅助手段检验查明特征。根据其轻重程度按标准所述评定原则与评级图进行比较,分别评定级别。当其轻重程序介于相邻两级之间时,可评半级。对于不要求评定级别的缺陷只判定缺陷类别。在进行比较评定其它尺寸的钢材(坯)的缺陷级别时,根据各缺陷评级

22、图,按缺陷的严重程度缩小或放大。评级图适用范围表一 评级评级图序号图序号适用的钢材适用的钢材尺寸范围尺寸范围适用适用的低倍组织及缺陷图片的低倍组织及缺陷图片评级评级图片图片实际尺寸实际尺寸评级图一直径或边长小于40mm锭型偏析划分为四级，共4张图片。直径为20mm评级图二直 径 或 边 长 为40150mm一般疏松、中心疏松、锭型偏析、一般点状偏析、边缘斑点点状偏析各划分为四级，共20张图片直径或边长为100mm评级图三直 径 或 边 长150250mm一般疏松、中心疏松、锭型偏析、一般点状偏析、边缘斑点点状偏析各划分为四级，共20张图片直径或边长为150mm评级图四直径或边长大于250mm一

23、般疏松、中心疏松、锭型偏析、各划分为四级，共12张图片直径或边长为200mm评级图五连铸坯、方钢材白亮带列代表型图片一张，中心偏析划分为四级，共5张图片直径或边长为50mm评级图六各种缺陷所有规格、尺寸的钢材皮下气泡、内部气泡、非金属夹杂、（肉眼可见的）及夹渣、异金属夹杂物各只列典型图片一张，翻皮列代表图片3张、残余缩孔、白点、轴心晶间裂缝划分为三级，共16张图片直径或边长为100mm一般疏松：一般疏松：疏松的孔隙均匀分布在钢材整个截面上称为一般疏松。产生原因：是钢中气体的析集和杂质腐蚀脱落而形成的。钢锭结晶过程中首先形成树枝晶主轴，然后在主轴轴上开始生长二、三次晶轴。在纵横交错的粗大轴之间枝

24、晶间富集一些低熔点杂质，这些杂质在最后凝固过程中产生收缩，与此同时在在钢液凝固过程中，还有部分脱溶气体放出而产生孔隙。钢样在酸腐蚀过程中由于晶轴部分由于纯度较故高耐腐蚀，而晶轴与轴间的低熔点部位成分不均匀，经酸腐蚀后，杂质和钢中的非金属夹杂被酸溶液浸蚀掉，在试样表面形成孔隙，故酸浸试片呈现组织不致密及亮区和暗区的差别。一般疏松形状和特征：一般疏松形状和特征：在酸浸的整个试片上呈分散的暗黑色小点和空隙称为一般疏松。疏松主要是在钢液凝固时，因体积的收缩形成树枝晶晶间空隙，未被钢液填充而形成，暗点多呈圆形或椭圆形。暗色小点处富集偏析低熔点组员、杂质等，因而容易腐蚀，这些暗点和孔隙一般出现在粗大的树枝

25、的枝晶主轴和各次轴之间，疏松区发暗而轴部区发亮，当亮区的腐蚀差别不大时则不产生凹坑。一般疏松导致组织不致密，破怀了钢材的连续性，从而降低了钢材的力学性能。评级原则：因疏松对钢材性质的影响程度取决于疏松的大小，数量和密集程度。根据分散在整个截面上暗点和孔隙的数量、暗点的大小及它们的分布，并适当考虑树枝状晶的粗细程度而评定。改善办法：（1）采用快速结晶，使树枝晶得不到发展。（1）减少杂质，提高钢的纯度。首先是氧化期充分沸腾去气，减少钢中气体，提高钢的纯度，减少钢的杂质。另外是根据钢的尺寸选择适当的钢锭，根据不同的锭型选择适当的钢水浇铸温度和浇铸速度。中心疏松中心疏松：因疏松部位集中在钢坯（材）的轴

26、心部分故名中心疏松产生原因：产生原因：是金属凝固过程中体积会发生了收缩所造成的。锭凝固后期由于中心区域等轴晶已长大，此时的钢液非常粘稠，且流动性不好，造成粗大的枝晶间的不到钢液补充，同时中心部位最后凝固时集中了大量的夹杂、气体、偏析组元等形成中心疏松。中心疏松特征：中心疏松特征：在横向低倍酸浸试片上，在中心部位组织不致密，集中分布有孔隙和暗黑色小点。与一般疏松区别在于它的分布不同，它不是在整个截面上，而是在钢轴心部集中分布。由于疏松孔隙处夹杂比较集中，经热酸浸后，极易受腐蚀和发生溶解，因此在低倍试片中间部位留下较多的外形不规则的细小孔隙和孔穴，肉眼观察时为黑色小点。评级原则：评级原则：根据中心

27、部位孔隙的数量及密集程度和大小进行评定。中心疏松改善办法中心疏松改善办法:冶炼时减少气体，减少杂质，选择适当的上大下小的钢锭模，使钢液从下到上，从外到内的冷却，在钢液浇铸过程中应根据不同钢种选择合适的浇铸温度和速度，特别是掌握好冒口部分的细流浇铸，向保温帽内钢液表面加高发热量的发热剂，在发热剂上覆盖保温剂，使钢锭结晶过程中，保温帽部分流动性好。经热加工可得到一定的改善。锭型偏析：锭型偏析：偏析处于柱状晶与等轴区的交界处，按钢锭的一般结晶规律认为这种缺陷是钢液的凝固后期形成的。产生原因：产生原因：锭型偏析主要是由于成分不均匀，特别是杂质的不均匀分布而造成，该处C、合金元素以及S、P杂质富集，因此

28、组织的致密度很差。在钢锭结晶过程中由于受结晶规律的影响，首先由模壁附近逐渐向心部进行，首先结晶的是高熔点的组元纯金属，而杂质等低熔点组元随着结晶的发展逐渐向心部移动。但当钢锭凝固至一定厚度时，心部钢液温度以趋于均匀并降至过冷温度以下，于是整个心部全部凝固，而聚集在柱状晶区和中心不定向等轴区之间，形成成分偏析和杂质聚集带，经过酸浸后，锭型偏析在低倍检验试片上呈现为密集暗色斑点形状腐蚀带。锭型偏析特征：锭型偏析特征：其形状与锭模形状有关，锭型偏析区处于柱状等轴区与等轴晶的交接处，是在钢液凝固后区形成的。因而含有相当数量的低熔点的硫化物和硅酸盐等夹杂物。夹杂物越多则偏析越明显，偏析区组织越不至密。杂

29、低倍试样上表现呈腐蚀较深的暗点和孔隙组成偏析带，故称为锭型偏析。由于受热加工的影响，锭型偏析可能不规则。呈X形或其它形状。一般为方形。评级原则：评级原则：锭型偏析对钢的材质的影响程度，主要取决于偏析框的的清晰程度，评定时应根据方框形组织疏松点的密集和闭合程度（偏析带的暗色斑点的连续程度和颜色的深浅）其次是考虑偏析框的宽度进行综合评定。孔洞密排连续成线则级别应高，如果孔洞排列稀疏，则虽然带较宽，级别也不应高。因为连续成线的孔洞对钢的使用性能影响较大，而孔洞分布稀松、方框较宽，偏析是逐渐的，对性能和应力集中的影响较小。必要时可测量偏析框边距试片表面的最近距离。“条文主要是考虑到个别企业,特别是齿轮

30、用钢生产企业对齿轮用钢(特别是40mm的齿轮用钢材提出了这方面的要求。为此,在本标准中纳入了锭型偏析框边距试片表面的距离概念。至于具体要求,供、需双方应在技术协议中注明。奥氏体不锈钢易腐蚀区：奥氏体不锈钢易腐蚀区：特征：特征：奥氏体不锈钢的横向酸浸面上，和一般结构钢酸浸试片上的方框形偏析不一样，而经常看到的是易腐蚀区的方形区域。它的特征是酸浸试片上易腐蚀区较深，呈暗黑色的方框，它与基体有明显的边界，有时方形易腐蚀区分为黑白交替的几层，这种方形偏析同样与锭型有关，目前偏析区形成的机理还不清楚，不同钢号的不锈钢产生方形偏析的敏感性也不同。有的钢厂认为可以通过高温扩散热处理（110011500C水冷

31、或115012500C缓冷）消除。评级原则：根据易腐蚀区的外形和在酸浸试片上的明显程度，评定时主要是以方形易腐蚀区的颜色与基体颜色的黑白差别来评定，黑白差越大级别越高。酸浸注意事项：严格控制酸液的配比、加热温度和酸洗时间，腐蚀适当，以组织清洗为准。锭型偏析改善方法：锭型偏析改善方法：提高钢的纯度，冶炼时去气，脱硫、脱氧，要好，降低硫氧在钢中的含量，改变结晶条件，适当降低注温，缩短凝固时间，使钢锭结晶快，组织均匀。对易产生偏析的钢种采用小钢锭，使低熔点夹杂物尽可能上浮至冒口。斑点状偏析斑点状偏析一般斑点状偏析：一般斑点状偏析：斑点状偏析特征：在酸浸试片上呈不同形状和大小的暗色斑点。颜色比基体稍深

32、，略微凹陷，椭圆形、瓜子形或圆形，不论暗色斑点与气泡是否同时存在，这种暗色斑点通称为斑点偏析。斑点分散在整个截面时称为一般斑点状偏析边缘斑点状偏析：边缘斑点状偏析：当斑点存在于试片边缘时称为边缘斑点状偏析，顺着试样周边分布，并距表皮有一定距离。在纵向热酸浸面上，斑点偏析是沿着压延方向延伸的暗黑色条带。产生原因：产生原因：一般认为是钢液的结晶不良所引起，钢液结晶过程中冷却较慢产生的成分偏析。当气体和夹杂物大量存在时，使斑点状偏析加重。评级原则：以斑点的数量、大小和分布评定。残余缩孔残余缩孔产生原因：产生原因：残余缩孔的产生是由于钢水在凝固时发生收缩，并在加工时切头不净而残留的。钢液在凝固时会发生

33、收缩，随着凝固条件的不同，缩孔的形式和缩孔出现的部位也不同。缩孔产生的原因是由于铸锭上部先凝固，而下部仍处于液体状态，当其凝固收缩时会因得不到钢液的及时补充而下部形成缩孔。为了使它和上半部的缩孔有所区别，这种缩孔称为二次缩孔，由于属于热加工时因切除不尽而部分残留，故称为残余缩孔。残余缩孔特征：残余缩孔特征：在横向酸浸试样的轴心部，呈现不规则的孔隙或裂缝，孔隙颜色一般比较深，残余缩孔严重时，孔洞比较大，往往穿透试样正反面。图片7、8、9评级原则：以裂缝或孔洞大小而定。残余缩孔属于不允许缺陷，但可以进行继续取样进行复验，应将头部残余缩孔切除至不出现为止。横断面残余缩孔形貌钢坯纵向残余缩孔形貌皮下气

34、泡皮下气泡皮下气泡特征：皮下气泡特征：根据汽泡在钢中分布的位置，它可分为“皮下汽泡”和“内部汽泡”皮下气泡是分布在钢材或钢坯的表皮附近，距表皮上的深度是有规律的，在钢的横截面的酸浸试样上，于表皮处成簇的垂直于表皮的细长裂缝，如果距离表皮很近，在钢锭（坯）加热时，汽泡内壁被氧化，轧制时不能焊合，产品形成裂纹，或者有的气泡被烧穿，暴露在钢材（坯）表面成纵向裂缝，直径一般1mm，长度在大约110mm左右（图片9、10、11、12、13、14）在显微镜下观察裂纹内氧化，裂纹周边有脱碳现象（图12）。未暴露的皮下汽泡在横向试样上呈圆形或椭圆形的细孔或暗黑斑点。皮下汽泡成因：皮下汽泡成因：（1）主要是由于

35、浇注条件不良入（如钢锭模涂油质量不好）（2）钢液脱氧不良，应强化脱氧，如钢中加Al0.008，可以消除CO汽泡的形成。（3）原材料干燥不够等引起。凡是一切入炉的材料，与钢液直接接触的所有耐火材料，如盛钢桶、中间罐等以及保护渣，覆盖剂等必须干燥。减少氢、氧的含量。留有加工余量的钢材可允许距表面在加工范围内的汽泡存在。钢棒表面经酸蚀后皮下气泡形成表面裂纹高倍下观察裂纹内氧化，裂纹周边有脱碳现象重轨上的皮下汽泡20钢中的皮下汽泡，部分被烧穿暴露在钢皮表面成为裂缝未暴露的皮下汽泡在横向试样上呈圆形或椭圆形的细孔或暗黑斑点内部汽泡：内部汽泡：内部汽泡特征：内部汽泡特征：在酸浸试片上呈直线或弯曲状的长度不

36、等裂缝，其内壁较为光滑，有的伴有微小可见夹杂物。（见图15）产生原因：产生原因：由于钢中含有较多的气体所致。翻皮翻皮形貌特征：此缺陷一般是由于下注钢锭时钢水表面氧化膜翻入钢水中，凝固时未能浮出所造成。在酸浸的试片上呈现亮白色弯曲条带或暗黑色的线条，并且在其周围伴有夹杂和气孔。一般多出现在试片的边缘处，有时也出现在其它部位。分析认为出现白色是由于氧化脱碳的结果，而暗黑色条纹是由于酸浸过程中夹杂物或气泡所组成。见图17、18评级原则：测量翻皮离钢材（坯）表面的最远距离及翻皮长度。不论翻皮严重程度如何,均视为不允许缺陷(翻皮缺陷深度超出允许公差尺寸范围)。测量翻皮的实际长度仅作为冶金企业作工艺调整参

37、考之用。重轨翻皮 白点白点白点形貌特征：白点形貌特征：在热蚀的横截面上接近中心区域出现的细长条发裂，距周边有一定的距离（一般大于20毫米）表现为细短的裂缝，裂纹两侧为锯齿形的细小发纹，呈放射状、同心圆形或不规则分布。白点裂缝与纤维方向大致平行或成一定的角度，白点在纵向断口上呈圆形或椭圆形银色的斑点。白点内壁呈粗晶状。产生白点的原因：产生白点的原因：主要与钢中氢含量多少以及加热和冷却（应力）有关。钢中含氢量高、热加工变形后在冷却过程中应力的作用而产生的裂缝。白点是由于氢原子脱溶并析集到疏松、晶界等空隙中合成氢分子产生巨大压力并与钢相变时产生热应力，组织应力叠加，使钢坯（材）内部产生细裂缝产生原因

38、：产生原因：主要是钢中氢含量较高，在冷却较快的条件下，尤其是200C左右时，H原子将向分子氢转变，未逸出的氢存在于晶界间，此时将产生极大的压力而出现裂纹。一般含铬的轴承钢轧制空冷后易出现白点缺陷，防止白点的主要措施是。如轴承钢，尺寸大于50mm均需要有缓冷坑。白点缺陷若未暴露在空气中，则可采用锻造的方法使之焊合，但当锻后应缓冷。一般白点是钢中不允许的缺陷。评级原则：评级原则：以裂缝长短、条数而定。横向白点形貌 纵向观察白点为锯齿状的纵向断口，白点呈银亮椭圆形斑点异金属夹杂物在酸浸试片上颜色与基体组织不同。有的与基体有明显的界限，有的界限不清。产生原因：由于冶炼操作不当，合金料未完全熔化或浇注系

39、统中掉入异金属所致。中心偏析：中心偏析：中心偏析特征中心偏析特征:在酸浸试片的中心部位呈现腐蚀较深的暗斑。见图23。有时暗斑周围有灰白色带及疏松。往往中心偏析和缩孔相伴存在的，从而恶化了钢的力学性能，产生原因产生原因:钢液在凝固过程中,由于选分结晶的影响及铸坯中心部位冷却较慢而造成心部的成份偏析。钢锭切头不够，使含碳很高的部分留在钢材上。中心部位C、P、S含量高于其他部位，见图24、25、26，金相显微观察，珠光体量大大高于正常部位。这一缺陷成材后仍保留，为减少连铸坯中心偏析可采取以下措施。1、降低易偏析元素P、S含量。采用铁水预处理工艺，或盛钢桶脱硫，将硫降到0.010%以下2模铸；低钢在浇

40、铸时操作要平稳，使钢锭内的钢液平稳上升，浇铸冒口时速度要慢，按规定部位切头。3、连铸；控制低过热的浇注，减少柱状晶的宽度，从而达到控制连铸坯的凝固结构。4、采用电磁搅拌技术，消除柱状晶“搭桥”，增大中心等轴晶区宽度，达到或减轻或消除中心偏析。改善铸坯质量。5、在连铸的凝固末端采用轻压技术，来补偿铸坯最后凝固的收缩，从而抑制残余钢水流动，减轻或消除中心偏析。6、在铸坯凝固末端设置强制冷却区，增加中心等轴区，中心偏析可大为减轻，其效果不亚于轻压技术。强制冷却区长度与供水量可根据浇注需要进行调节。评定原则评定原则:中心偏析图片划分四个级别，根据中心暗斑面积大小及数量来评定。中心偏析偏析部位与正常部位

41、组织区别偏析部位与正常部位组织区别正常部位铁素体珠光体偏析部位珠光体铁素体白亮带：白亮带：在连铸生产过程中,为改善连铸坯质量,往往使用电磁搅拌器来扩大连铸坯等轴晶区、破碎粗大的柱状晶组织、改善中心偏析、使成份均匀化等等。但由于电磁搅拌器功率选择、搅拌方式选择、电磁搅拌器安装位置以及其它因素匹配问题可能使连铸坯产生白亮带,白亮带在连铸坯成材后仍有可能保留。对白亮带的特征、产生原因及评定参照了YB/T153-1999优质碳素结构钢和合金结构钢连续铸钢坯低倍组织缺陷评级图标准中的文字内容。经观察有以下几个特点:1)白亮带区域组织致密,组织为铁素体+珠光体(铁素体含量较正常基体高些)。2)白亮带区域内

42、基本无非金属夹杂物,纯洁度要比基体高得多。3)白亮带区域元素含量与正常基体相比较:C含量偏低约10%,Mn,S,P含量略有降低,Si基本相似,略有降低倾向,Cr,Ni,Mo,V含量一致。4)白亮带区域的硬度测定值比正常区域偏低10%左右。5)在进行钢材横向拉力试验时,试样均未断在白亮带区域,而断在其它区域。据上所述,我们初步认为该连铸材的白亮带区域是一个纯洁度较高的负偏析区,见图27。鉴于工作开展还不够深入鉴于工作开展还不够深入,关于白亮带对钢材性能的影响还有待进一步探索关于白亮带对钢材性能的影响还有待进一步探索研究研究,在目前缺少更多试验分析数据的情况下在目前缺少更多试验分析数据的情况下,参

43、考参考ASTME381ASTME381标准标准,在新国标中在新国标中设置了代表性图片设置了代表性图片1 1张张,暂不设分级图片。如需评定时可以暂不设分级图片。如需评定时可以“有有”或或“无无”表表示示,若有必要时可记录白亮带框边距试片表面的最近距离及带的宽度。具体判若有必要时可记录白亮带框边距试片表面的最近距离及带的宽度。具体判定要求由供需双方在产品技术协议中注明。定要求由供需双方在产品技术协议中注明。折叠：折叠：折叠特征：折叠特征：在热酸浸试样上，它是与钢材表面斜交的裂纹，（见图在热酸浸试样上，它是与钢材表面斜交的裂纹，（见图2828）裂）裂缝附近有脱碳现象。缝附近有脱碳现象。产生原因：产生

44、原因：由于钢锭（坯）表面斑疤或菱角在热加工时叠附在钢材上，或由于钢锭（坯）表面斑疤或菱角在热加工时叠附在钢材上，或钢材耳子凸起等，在继续热加工造成的。钢材耳子凸起等，在继续热加工造成的。边裂边裂边裂特征：边裂一般呈直线形，方边裂特征：边裂一般呈直线形，方向与轧制方向一致。（见图向与轧制方向一致。（见图2929）边裂形成的原因有几种。皮下汽泡边裂形成的原因有几种。皮下汽泡、超出的表面气孔、没有清理净的裂、超出的表面气孔、没有清理净的裂纹及非金属夹杂物等，在轧制中破裂纹及非金属夹杂物等，在轧制中破裂和延伸。钢坯加热不均或加热速度过和延伸。钢坯加热不均或加热速度过快，产生应力经轧制而成。冷却过快快，

45、产生应力经轧制而成。冷却过快也会产生边裂。也会产生边裂。3.153.15、非金属夹杂物（目视可、非金属夹杂物（目视可见的）及夹渣见的）及夹渣特征：特征：在酸浸片上呈不同形状和颜色的颗粒（见图30）。产生原因：冶炼或浇注系统的耐火材料或赃物进入并留在钢液中所致评定原则：评定原则：如果发现有空隙或空洞有未发现非金属夹杂或夹渣，应评为非金属夹杂或渣。对质量高的品种钢应进行高倍补充检查。在纵向断口上，缺陷呈颜色与基体不同的细条状（见图31）。在热酸蚀横向试样上判定非金属夹杂时系以肉眼可见为准。内裂内裂常见的内裂分为“锻裂”与“冷裂”两种。锻裂：锻裂：锻裂多数出现在轴心部分。裂缝只有一条时多沿对角线方向

46、，两条时常接近十字形，更多时则由轴心向外辐射。锻坯沿裂缝打断时，断口上锻裂缺陷的形态。其特征是光滑的平面或裂缝、无氧化现象，形貌形成原因是由于热加工过程中滑动滑动的结果。（见图33）。产生原因：产生原因：是热加工温度过低，内外温差过大，热加工压力过大变形不合理造成。锻裂冷裂低倍冷裂低倍冷裂低倍特征：冷裂低倍特征：有时易与缩孔残余、锻裂混淆。一般认为区别的方法是缩孔残余附近有密集的夹杂物或偏析而内裂则没有；锻裂一般是裂缝只有一根时多沿钢坯的对角线方向，两条以上时一般呈十字形或从轴心往外的放射形。冷裂断口的特征是：冷裂断口的特征是：与基体有明显的分界的，颜色稍浅的平面裂缝每个平面较为平整，清晰可见

47、平行于加工方向的条带。经过热处理或酸洗的试样可能有氧化色。内裂断口产生轴心附近部位居多（见图34）。产生原因：产生原因：由于锻后冷却速度过快，组织应力与热应力迭加造成的。它严重破坏了金属的连续性。钢号：45钢缺陷：角部、皮下、中间、中心裂纹发纹产生原因：发纹产生原因：发纹是钢中的宏观非金属夹杂或气体造成的。在锻造和轧制时，钢中发纹是钢中的宏观非金属夹杂或气体造成的。在锻造和轧制时，钢中非金属夹杂物随着加工变形方向的延长。非金属夹杂物随着加工变形方向的延长。发纹的识别发纹的识别1 1发纹的一般形态：发纹由于形成原因不同及压缩比的影响，其表现发纹的一般形态：发纹由于形成原因不同及压缩比的影响，其表

48、现形态也不一样。一般是在阶梯形试样的检验面上经腐蚀后呈直线状且深形态也不一样。一般是在阶梯形试样的检验面上经腐蚀后呈直线状且深(不见其底或见其底不见其底或见其底)的细裂纹，长短不一，裂纹两端可为有尖角或较为圆的细裂纹，长短不一，裂纹两端可为有尖角或较为圆滑等形状。滑等形状。(图图28)28)在鉴别时，有时易与假象裂纹相混淆。在鉴别时，有时易与假象裂纹相混淆。必须注意不能把偏析条带和流线看成是发纹。偏析条带并没有破坏金必须注意不能把偏析条带和流线看成是发纹。偏析条带并没有破坏金属的连续性，而是由于成分偏析在热酸浸时发生剥落而形成裂纹，一般属的连续性，而是由于成分偏析在热酸浸时发生剥落而形成裂纹，

49、一般多出现在试样的二、三节。其形态为沿变形方向伸长、呈现暗黑色的条多出现在试样的二、三节。其形态为沿变形方向伸长、呈现暗黑色的条带，当腐蚀过重时，在带的中间可产生可见其底的裂纹，裂纹中间宽，带，当腐蚀过重时，在带的中间可产生可见其底的裂纹，裂纹中间宽，两端尖，有一定的缓坡。这种缺陷不应评为发纹。有时在斜射光线下观两端尖，有一定的缓坡。这种缺陷不应评为发纹。有时在斜射光线下观察到反光较强的亮线，亮线不一定都是发纹。在充足的光线下用放大镜察到反光较强的亮线，亮线不一定都是发纹。在充足的光线下用放大镜观察，可鉴别有的是发纹，有的与流线有关，不应算是发纹。观察，可鉴别有的是发纹，有的与流线有关，不应算

50、是发纹。2不同类型发纹的特征：（见图2）(1)裂纹较直，为明显的开裂，不见其底。(2)裂纹开裂明显，用放大镜观察可见其底，是暗灰色、两端较圆滑的长柱状。(3)呈细线状裂纹，肉眼观察开裂程度不太明显、裂纹稍微弯曲，而用放大镜观察为明显的开裂，不见其底。多出现于不锈钢中。(4)在较明显的发纹之间有引伸的细纹（灰线）连接着，呈现宽细不均匀的发纹。(5)发纹形态与压缩比有关，大尺寸塔形试样上，发纹一般呈现短粗，小尺寸塔形试样上，发纹沿加工变形而细长。D-钢材直径或边长图1、方钢或圆钢塔形试样试样的选取与制备1、取样方法：本标准采用塔形试样。除产品标准或专门协议另有规定外，钢材(或钢坯)塔形发纹检验的适