S355 J2G3钢大型锻件UT指示性缺陷成因分析
某公司生产的S355 J2G3钢大型锻件UT要求越来越严格。甚至出现UT不合报废的情况。本文对出现的探伤不合格的典型锻件进行了探伤（UT、MT）—低倍—高倍—扫描电镜观察等系列检验与分析。发现探伤不合缺陷，应该是钢中微细裂纹所致。
本文认为，此类裂纹缺陷是由于锻造的宏观应力的变化可增强其钢中第二相与基体的微观应力（晶格扭曲及晶体的嵌镶碎化），从而导致第二相与基体的确定的晶面取向对应晶面发生破坏所致。采用裂纹核概念可解释锻造工艺及锻后冷却制度对此类裂纹形成的相关性。
1 S355J2G3钢锻件技术条件
1.1 S355J2G3钢化学成分见表1
表1 S355J2G3 钢化学成分/%
Table 1 Chemical compositions of S355J2G3 steel /%
1.2工艺路线
电炉冶炼+LF 加热还原＋VD 真空精炼→铸锭→热送→加热→锻造→热处理→探伤→检查检验→上交
1.3 UT
图2 SH2311H模块（150738）UT反射图谱
图3 缺陷示意图
注：阴影部分存在Ф2-Ф4密集缺陷，深度150-中心，工件厚度509，部分区域影响底波。2缺陷轴类锻件的解剖试验
2.1 S355J2G3合金钢锻件，
2.1.1 宏观浸蚀
该锻件低倍分析结果：中心疏松0.5、一般疏松2.0、一般点状偏析2.0。
见图4-5.
图4 横向低倍
图5 纵向低倍形貌
图5 纵向低倍
2.1.2 S355 J2G3，锻材PT、MT试验
对试片存在UT密集型指示性缺陷的部位进行磁粉及渗透检测，未发现磁痕堆积显示如图（6-1），渗透检测也未发现缺陷显示如图（6-2）。
图6-1 MT 图6-2 PT
需要说明的是图13-1上的黑色条状——磁轭激发产生的磁痕，非指示性缺陷。
2.2 低倍(SH2311)
其锻件的低倍结果见图7-8. .
图7 低倍
图8 低倍缺陷
2.3 SEM观察与能谱分析（SH2311）
为充分显现低倍、高倍金相观察到的缺陷。特将有缺陷的试样经过淬火处理，处理后的试样打制成端口试样，观察其断口形貌。因为试样的断裂是沿着钢的基体力学性能最薄弱的界面扩展开裂的。所以可以大概率地观察到缺陷断裂后所显现的表面状态。经12个断口试样的SEM观察，已发现与UT对应的缺陷界面的形貌。
SH2311锻件断口形貌见图9.
图9 SEM形貌（70倍）断口缺陷部位放大图像及其能谱分析见图10。
图10 缺陷形貌及微区（+标识）能谱
断口随处可检测到MC型碳化物（NbC）。缺陷表面为自由面。即该断口处，断裂之前为非连续性缺陷——裂纹。见图11.
图11 断口形貌
3 讨论
3.1UT缺陷的定性
通过解剖试验，可以证明：本文出现的密集型UT指示性缺陷为不连续缺陷。即裂纹性质的缺陷。
这类缺陷具有一个特殊的特点：MT或PT无法发现其存在，而宏观酸浸（低倍）却可以发现。这表明该类缺陷由于锻造得到压实，所以其缺陷的宽度远远小于人的肉眼观察的分辨力（0.2mm）.这便是无法通过MT或PT检测的原因。
宏观酸浸试验则可通过酸在缺陷处的选择性浸蚀而显现出腐蚀后的缺陷。这说明：该类缺陷——裂纹的宽度为微米级别，只有经过腐蚀致使裂纹宽度扩大方可肉眼宏观识别。即该类裂纹为铸件的孔隙类缺陷，锻造压实，但未焊合。因此此类锻件缺陷可定义为非连续性裂纹缺陷。
3. 2 铸态内部孔洞与疏松
大型锻件中的缺陷源主要来自冶炼铸造，即冶金缺陷：例如非金属夹杂物、残余缩孔、疏松、空洞等，这些缺陷在冶炼过程或浇铸过程中形成；残余缩孔和疏松：该类孔隙性缺陷，破坏金属连续性，形成应力集中与裂纹源，属于不允许的缺陷[11，许常青.大型锻件的缺陷定性分析[J].科学之友，2008，（24）:5-7.]。
防止该类缺陷的对策有：严格控制浇注温度和速度，防止低温慢速注锭；采用发热冒口或绝热冒口，改善补缩条件使缩孔上移至冒口区，防止缩孔深人到锭身处；控制锻造时钢锭冒口切头率，充分切净缩松缺陷；合理的锻压变形，压实疏松缺陷
3.3锻造与热处理缺陷
这些缺陷在锻造和热处理过程中形成。例如裂纹、白点（图3）、粗晶等。3.4 大型锻材密集型缺陷的基本属性
目前为止， S355等大型锻件出现的UT指示性缺陷：主要是钢锭的孔隙性缺陷经过锻造压实而未焊合的裂纹。即可称之为铸造组织的遗传，也可称之为锻造与热处理生产过程不当产生的缺陷。冶炼、铸造可以减少夹杂、气体与组织形态；而锻造工艺，包括加热温度、变形程度、变形速度、冷却速度、应力状态等热力因素．合理的热力等因素，则可以改善锻件质量(打碎柱状晶、细化晶粒得到致密并且分布合理的纤维组织等)。反之，则可能形成各种锻造缺陷和锻造裂纹．
3.5钢中内部的发裂等价于白点
白点的定义与氢气压力形成白点的学说是两个独立的概念, 具有不同的含义,
但人们却常常将这两个概念混淆在一起, 由此产生出似是而非的错误概念, 对实际生产中处理白点问题产生误导。不弄清这些基本概念, 就不可能正确理解有关白点的问题。
白点是钢中的一种内部裂纹, 主要出现在大型锻件及截面较大的轧制钢材中[ 7] 。大多数情况下分布在轧材或锻件的近中心或离表面一定深度处。在钢件的纵向断口上呈圆形或椭圆形的银白色斑点, 在经过磨光和酸蚀后的横向切片上则表现为细长的发裂[ 2] 。这就是白点的定义, 实质上白点就是钢中的内部发裂, 也可以说钢中的内部发裂就是白点。
上世纪80 年代有报导提出了白点核理论。作者通过试验证明在钢坯轧后冷却过程中没有白点形核期, 而只有长大过程。白点是在已有缺陷的基础上发展长大的, 将这种已有缺陷称为白点核, 并且证明这种白点核在钢坯热轧完成之后就已经存在了。这说明白点形成不仅仅是在高温塑性变形完成后冷却过程中发生的事, 而是在此之前就已经形成了白点核, 在冷却过程中白点核进一步发展而形成白点。关于白点核的形成一直有争议, 有人认为是材料中原先存在的孔洞, 也有人认为是塑性变形导致的裂纹形核[ 1] 。但有一点是肯定的, 只要不发生塑性变形, 铸态下的缺陷是不会发展成为白点的。所以, 铸态下的缺陷不能叫做白点核, 只有经过高温塑性变形才能形成白点核。
3.6 UT指示性缺陷——微裂纹的成因
3.6.1 白点的成因
文献报道：铁素体钢、奥氏体钢及莱氏体钢在生产实践中未发现过白点, 因此被公认为是对白点不敏感的钢] 。对钢的高温性能研究表明, 很多碳钢及合金钢在大约700 ～ 950℃的温度范围内存在一个低塑性区间, 这一温度区间是γ+α两相区。铁素体的高温强度远低于奥氏体, 奥氏体钢中存在少量的α相就会使钢的高温塑性大大降低,铁素体小岛处容易形成裂纹。高碳钢发生γ→α转变时, α相沿γ相晶界析出。此时α相的强度只有γ相的1/4 , 新生成的α相就成了钢中的薄弱环节。在此温度区间内进行锻造或轧制, 则会造成不均匀变形, 导致α相中变形量过大而产生裂纹。亚共析钢在Ar3以下就进入了两相区, 并且由于形变诱导相变, 在高于Ar3时就发生了γ→α转变。高温塑性变形过程中析出的α相强度远低于γ相, 从而导致不均匀变形, 使α相中变形量过大而产生裂纹, 所以容易产生白点。
过共析钢在Ar1与Arm之间的组织是奥氏体加碳化物, 但由于形变诱导会发生γ→α转变, 且未溶碳化物的存在降低了奥氏体的稳定性, 使形变诱导γ→α转变温度提高。高温塑性变形过程中析出的α相强度远低于γ相, 从而导致不均匀变形, 使α相中变形量过大而产生裂纹, 所以容易产生白点铁素体钢和奥氏体钢在热加工过程中处于单相铁素体或单相奥氏体状态, 性能较为均匀, 能够保持均匀变形而不形成裂纹, 所以不容易产生白点。
莱氏体钢在锻造过程中处于奥氏体加碳化物状态。其中的碳化物是硬而脆的相, 只能在变形中被破碎, 不发生塑性变形, 钢的塑性变形集中在奥氏体中。另外由于莱氏体钢中合金元素含量较高, 奥氏体很稳定, 不会因形变诱导发生γ※α转变, 所以高温塑性变形中不会析出α相。钢中不存在强度较低的薄弱环节, 塑性变形会比较均匀而不易形成内部裂纹, 因而不会产生白点。
碳素钢对白点的敏感性比较小, 一般认为含碳小于0.2%和锰与硅都小于
0.4%的低碳钢不产生白点。
对于高碳钢及合金钢, 在高温下, 钢中的碳与合金元素溶入奥氏体基体中, 产生固溶强化作用,而高温下从γ相中析出的α相则含碳量极低, 因而其强度远低于γ相。在高温塑性变形过程中发生γ→α转变析出强度较低的α相则会造成不均匀变形, 使α相变形量过大而形成裂纹, 表现出钢的白点敏感性强。
低碳钢中的碳与合金元素含量很低, 对γ相的固溶强化作用较小, 在热加工中发生γ→α转变时析出的α相与基体γ相的强度差别较小, 仍能保持比较均匀的变形而不产生裂纹, 所以不产生白点。
3.6.2 裂纹核
借鉴于白点核的概念，本文假设大型锻材的内裂核为钢中第二相（气体或固体）。因此钢中的第二相的形成温度即产生内裂核。可具体定义为钢中第二相与钢基体的固定取向的晶界面（第二相某特定晶面∥基体的某特定晶面）。
高温锻造过程，可改变钢中第二相的大小、形状与分布。热处理制度决定着裂纹核的显微应力（晶格扭曲与嵌镶碎化）的大小。
以此可以解释铁素体钢、奥氏体钢和莱氏体钢中为什么不出现白点。
——铁素体钢，钢中第二相(FeC3)较少，裂纹核较少，此外，塑性好，微观应力相对高碳钢较低。
——奥氏体钢，单相钢，钢中第二相较少，塑性好。
——莱氏体钢，钢中第二相含量高，韧性低，形成“白口铁”断口，应该是白点的“积分”。
3.6. 2.1 裂纹核——第二相的影响
常规钢中第二相可分为：
①非金属氧化物夹杂——可导致夹杂物裂纹，
②硫化物——可诱发白点，裂纹，
③碳化物——可形成大颗粒、带状、网状等一次、二次碳化物。可导致
脆裂
④气体（氢）——白点
⑤残余奥氏体——延迟断裂
3.6.2.2 裂纹核的分析
锻件本身的化学成分、冶炼、锻造等过程决定了钢中第二相的形成数量、性状、分布与取向等。如果将钢中第二相与钢的基体的结合界面认为是裂纹核，那么形成裂纹的整个过程则可分为：
——第二相元素向反应界面扩散
——在界面处发生化学反应，如吸附、脱附或形成固定取向的界面
——界面脱离基体，形成断裂。
对于常温锻件而言，采用X-ray衍射的线性分析技术，可以得到锻材的微观应力的数据；由此可以获取钢中第二相与基体的应力状态的边界条件。
采用应力分析技术（如X-ray应力分析仪），可以得到锻件的应力状态；
金相观察锻件的组织；夹杂物、碳化物等；
3.5.2.4 裂纹核形成裂纹的动力学分析
假设裂纹形成是钢中第二相与基体的特定晶面取向关系的原子之间的化学键破裂，此为一化学分析，则设：
(Ⅱ—phase)∥(Ⅰ-phase)→Ⅱ—phase+Ⅰ-phase （1）
式中，Ⅱ—phase为钢中第二相的浓度；Ⅰ-phase为钢的基体浓度，∥为二相之间的定量取向关系。这里将（1）式的左侧称之为裂纹核。
这里需要解决二个问题：
（1）裂纹核反应的活化能，当锻造与热处理过程所产生的能量低于活化能时，则裂纹不会产生——热力学问题；
（2）依据冶金物理化学原理，欲求裂纹的形成速率，就必须求裂纹核的浓度对时间的变化率——动力学问题
所谓活化能的热力学问题，应与锻件的状态有关，即冶金、加工与热处理相关。
裂纹形成的速率，则与裂纹核的多少相关。因此控制裂纹核的状态——钢中第二相与基体的取向关系是否产生变化，应该是锻件生产的关键因素。
3.7 微裂纹
事实上，既然定义白点为锻材内部的发裂，因此本文UT指示性缺陷——微裂纹的形成原因应该与白点的形成机理是类似的。
3.7.1白点的控制
最近提出的一种与氢无关的白点形成机制。白点是高温塑性变形中产生的内部发裂, 或者是高温塑性变形中产生的缺陷在冷却过程中受热应力作用而发展
成为内部发裂。讨论了高温塑性变形过程中工件内部产生宏观裂纹和微观缺陷的可能性。根据这种白点形成机制, 应当采用适当的热加工工艺防止白点而不必长时间扩散去氢。这将为白点形成机理以及白点预防措施的研究提供一个新途径。
3. 7.2 裂纹核的不可逆与裂纹修复
锻造中存在着裂纹产生与愈合的过程。但裂纹核扩展为裂纹则不具有可逆性。因为裂纹修复的过程完全破坏了原有的特定取向关系双相晶面的结合。例如：文献认为：裂纹修复过程，可以看到裂纹区再结晶的发生是裂纹得以快速愈合修复的主要因素，晶粒长大是使裂纹愈合区消除的主要因素。因此，在对裂纹等孔隙性缺陷进行修复时应使修复条件有利于再结晶的发生。再结晶的条件和晶粒长大、组织均匀化的条件不尽相同，因此一旦裂纹间隙被消除，应调整修复条件以
利于裂纹愈合区晶粒长大和组织均匀化，使裂纹得以完全修复。
文献报道：锻后经过扩散去氢, 氢含量0.6 ×1左右的MC5钢锻坯再次加热锻造后仍然会产生白点, 这种白点是高温塑性变形中产生的内部裂纹。
然而，采用裂纹核的概念来解释上述两个现象则是合乎逻辑的：MC5钢为高碳合金钢，钢中碳化物的含量较高。因此控制奥氏体与铁素体的高温塑性变形与转变，以及碳化物的临界析出形态、分布仅仅是控制裂纹核的多少而已；而其随后的冷却过程中控制裂纹核不扩展为裂纹，则是工艺控制的另外重要一环。例如，氢含量5 ×1左右的MC5电渣钢锭锻成 530 mm的辊坯, 采用适当的锻造工艺可以有效地防止白点产生, 锻后缓冷48 h即可保证不产生白点。
3.7.3 微裂纹的控制
不妨假设，高温区，锻件的锻造过程可表征为一个热力学的可逆过程，而锻件的热处理过程则取决于其热力学+动力学过程。裂纹核的浓度由锻造过程控制，而裂纹核是否转化为裂纹，则有热处理过程控制。
高温区（奥氏体区），控制其状态（如组织、应力等）的均匀化，
相变区，钢中第二相的析出，需控制弥散程度，二相晶间星界面积愈小愈好，冷却过程中，二相晶面的剪切力要小，
钢锭热送，钢锭的宏观应力较小，但无法改变钢锭的偏析；
冷送，钢锭的宏观应力大，但可改变钢锭的组织，
钢锭退火，可改变钢锭的应力，也可改变钢锭的组织
锻造过程，可改变钢的组织，弥散裂纹核的分布及减小裂纹核的晶间面积，冷却过程，减小或增减裂纹核的晶面剪切力。
3.7.4 微裂纹出现的区间
——出现在高温区保温最长的区域——锻件多厚的区域，选分结晶的末端最多；此区域钢中第二相析出最多。
——出现在成分偏析最严重的区域；此区域钢中第二相析出最多。
——出现在冷却速度突变的区域，冷却速度最快的区域，此处最易形成裂纹。
——锻造变形速度最慢，变形最小的区域，此处钢中第二相的尺寸相对变化最小，尺寸最大。
相对于锻件中缺陷——白点而言，基于上述假设，则有如下结论：
冷却速度的影响：
——空气中冷却，白点多呈辐射状或随机取向；冷却速度梯度较小；
——而在热水中冷却，则多呈同心圆状。冷却梯度大。
偏析的影响：
区域偏析，枝晶偏析，以及锻造过程中单向延伸所造成的各向异性区，容易产生白点：
白点多数出现在截面最大的部位，截面变化的过渡部位以及最终停锻的部位，即最易产生裂纹的部位。下图为大型转子缺陷分布。
就钢种而言，白点多产生在镍铬钼钢，镍铬钢、铬钢、锰钢和其它合金结构钢和合金工具钢中。在碳素钢中，当锰含量小于0.4%和硅小于0.32，也可能形成白点。合金元素愈多，愈形成钢中第二相的种类与数量愈多。较易形成裂纹核。
绪论 国家的装备制造能力的整体能力和发展水平决定着国家的经济实力、国防实力、综合国力和全球经济形势的竞争力与合作能力，决定着国家实现现代化和民族复兴的过程。制造业是国民经济建设的基础，锻造在现代制造业中占有举足轻重的地位。锻造在机床、重型机械、矿山机械、石油机械、水电设备、汽车、航空航天、核能及军工产品中占有比较大的比重。由于锻压生产具有生产效率高、材料利用率和改善制件的内部组织及机械性能等显著特点，因此采用锻压生产零件的制造方法在各行各业中所占的比例很大。随着精密成型、少无切削技术的发展，降低生产成本、减少产品质量、提高产品性能和质量要求的不断提高，锻压生产在工业、国防、航空航天以及其他各种装备制造业中的作用会越来越大。
锻件缺陷的主要特征及产生的原因 制造业是国民经济建设的基础，锻造在现代制造业中占有举足轻重的地位。锻造在机床、重型机械、矿山机械、石油机械、水电设备、汽车、航空、核能及军工产品中占有比较大的比重。国家的装备制造能力的整体能力和发展水平决定着国家的经济实力、国防实力、综合国力和全球经济形势的竞争力与合作能力，决定着国家实现现代化和民族复兴的过程。由于锻压生产具有生产效率高、材料利用率和改善制件的内部组织及机械性能等显著特点，因此采用锻压生产零件的制造方法在各行各业中所占的比例很大。随着精密成型、少无切削技术的发展，降低生产成本、减少产品质量、提高产品性能和质量要求的不断提高，锻压生产在工业、国防、航空航天以及其他各种装备制造业中的作用会越来越大。 一锻造概述 锻造 利用冲击力或静压力使加热后的坯料在锻压设备上、下砧之间产生塑性变形，以获得所需尺寸、形状和质量的锻件加工方法称为锻造。常用的锻造方法为自由锻、模锻及胎模锻。 自由锻 利用冲击力或静压力使经过加热的金属在锻压设备的上、下砧间向四周自由流动产生塑性变形，获得所需锻件的加工方法称为自由锻。自由锻分为手工锻造和机器锻造两种。手工锻造只能生产小型锻件，机器锻造是自由锻 锻造特点 自由锻造所用工具和设备简单，通用性好，成本低。同铸造毛坯相比，自由锻消除了缩孔、缩松、气孔等缺陷，使毛坯具有更高的力学性能。锻件形状简单，操作灵活。 锻件和铸件相比锻件的优点 金属经过锻造加工后能改善其组织结构和力学性能。铸造组织经过锻造方法热加工变形后由于金属的变形和再结晶，使原来的粗大枝晶和柱状晶
锻造对金属组织、性能的影响与锻件缺陷 锻件的缺陷包括表面缺陷和部缺陷。有的锻件缺陷会影响后续工序的加工质量，有的则严重影响锻件的性能，降低所制成品件的使用寿命，甚至危及安全。因此，为提高锻件质量，避免锻件缺陷的产生，应采取相应的工艺对策，同时还应加强生产全过程的质量控制。 概要介绍三方面的问题：锻造对金属组织、性能的影响与锻件缺陷；锻件质量检验的容和方法；锻件质量分析的一般过程。 （一）锻造对金属组织和性能的影响 锻造生产中，除了必须保证锻件所要求的形状和尺寸外，还必须满足零件在使用过程中所提出的性能要求，其中主要包括：强度指针、塑性指针、冲击韧度、疲劳强度、断裂韧度和抗应力腐蚀性能等，对高温工作的零件，还有高温瞬时拉伸性能、持久性能、抗蠕变性能和热疲劳性能等。 锻造用的原材料是铸锭、轧材、挤材和锻坯。而轧材、挤材和锻坯分别是铸锭经轧制、挤压及锻造加工后形成的半成品。锻造生产中，采用合理的工艺和工艺参数，可以通过下列几方面来改善原材料的组织和性能： 1）打碎柱状晶，改善宏观偏析，把铸态组织变为锻态组织，并在合适的温度和应力条件下，焊合部孔隙，提高材料的致密度； 2）铸锭经过锻造形成纤维组织，进一步通过轧制、挤压、模锻，使锻件得到合理的纤维方向分布； 3）控制晶粒的大小和均匀度； 4）改善第二相（例如：莱氏体钢中的合金碳化物）的分布； 5）使组织得到形变强化或形变——相变强化等。 由于上述组织的改善，使锻件的塑性、冲击韧度、疲劳强度及持久性能等也随之得到了提高，然后通过零件的最后热处理就能得到零件所要求的硬度、强度和塑性等良好的综合性能。 但是，如果原材料的质量不良或所采用的锻造工艺不合理，则可能产生锻件缺陷，包括表面缺陷、部缺陷或性能不合格等。 （二）原材料对锻件质量的影响 原材料的良好质量是保证锻件质量的先决条件，如原材料存在缺陷，将影响锻件的成形过程及锻件的最终质量。 如原材料的化学元素超出规定的围或杂质元素含量过高，对锻件的成形和质量都会带来较大的影响，例如：S、B、Cu、Sn等元素易形成低熔点相，使锻件易出现热脆。为了获得本质细晶粒钢，钢中残余铝含量需控制在一定围，例如Al酸0．02％～0．04％（质量分数）。含量过少，起不到控制晶粒长大的作用，常易使锻件的本质晶粒度不合格；含铝量过多，压力加工时在形成纤维组织的条件下易形成木纹状断口、撕痕状断口等。又如，在1Cr18Ni9Ti奥氏体不锈钢中，Ti、Si、Al、Mo的含量越多，则铁素体相越多，锻造时愈易形成带状裂纹，并使零件带有磁性。 如原材料存在缩管残余、皮下起泡、严重碳化物偏析、粗大的非金属夹杂物（夹渣）等缺陷，锻造时易使锻件产生裂纹。原材料的树枝状晶、严重疏松、非金属夹杂物、白点、氧化膜、偏析带及异金属混人等缺陷，易引起锻件性能下降。 原材料的表面裂纹、折叠、结疤、粗晶环等易造成锻件的表面裂纹。 （三）锻造工艺过程对锻件质量的影响 锻造工艺过程一般由以下工序组成，即下料、加热、成形、锻后冷却、酸洗及锻后热处理。锻造过程中如果工艺不当将可能产生一系列的锻件缺陷。 加热工艺包括装炉温度、加热温度、加热速度、保温时间、炉气成分等。如果加热不当，例如加热温度过高和加热时间过长，将会引起脱碳、过热、过烧等缺陷。 对于断面尺寸大及导热性差、塑性低的坯料，若加热速度太快，保温时间太短，往往使温度分布不均匀，引起热应力，并使坯料发生开裂。 锻造成形工艺包括变形方式、变形程度、变形温度、变形速度、应力状态、工模具的情兄和润滑条件等，如果成形工艺不当，将可能引起粗大晶粒、晶粒不均、各种裂纹、折叠。寒流、涡流、铸态组织残留等。 锻后冷却过程中，如果工艺不当可能引起冷却裂纹、白点、网状碳化物等。 （四）锻件组织对最终热处理后的组织和性能的影响
砼表面裂缝原因分析 The manuscript was revised on the evening of 2021
砼表面裂缝原因分析 一、混凝土裂缝类型及成因 实际上，钢筋混凝土结构裂缝的成因复杂而繁多，甚至多种因素互相影响，但每一条裂缝均有其产生的一种或几种原因，其中最常见的是混凝土早期裂缝，混凝土早期裂缝有以下几种：1、塑性沉降裂缝此类裂缝产生的主要原因是由于混凝土骨料沉降时受到阻碍（如钢筋、模板）而产生的。这种裂缝大多出现在混凝土浇注后小时至3小时之间，混凝土尚处在塑性状态，混凝土表面消失水光时立即产生，沿着梁及板上面钢筋的走向出现，主要是混凝土塌落度大、沉陷过高所致。另外在施工过程中如果模板绑扎的不好、模板沉陷、移动时也会出现此类裂缝。 1、塑性收缩裂缝 此类裂缝产生的主要原因是混凝土浇筑后，在塑性状态时表面水分蒸发过快造成的。这类裂缝形状不规则、长短宽窄不一、呈龟裂状，深度一般不超过50mm.多在表面出现，产生的原因主要是混凝土浇注后3—4小时左右表面没有被覆盖，特别是平板结构在炎热或大风天气混凝土表面水分蒸发过快，或者是基础、模板吸水过快，以及混凝土本身的水化热高等原因造成混凝土产生急剧收缩，此时混凝土强度趋近于零，不能抵抗这种变形应力而导致开裂。 2、温度的变化与湿度的变化 裂缝：混凝土硬化期间水泥放出大量水化热，内部温度不断上升，在表面引起拉应力。后期在降温过程中，由于受到基础或老混凝上的约束，又会在混凝土内部出现拉应力。气温的降低也会在混凝土表面引起很大的拉应力。当这些拉应力超出混凝土的抗裂能力时，即会出现裂缝。许多混凝土的内部湿度变化很小或变化较慢，但表面湿度可能变化较大或发生剧烈变化。如养护不周、时干时湿，表面干缩形变受到内部混凝土的约束，也往往导致裂缝。 3、原材料质量引起的裂缝
淬火开裂原因 1材料弄混 2冷却不当，在M S点以下快冷，因组织应力大而开裂。淬火油中含水过多。 3未淬透工件心部硬度为36~45时，在淬硬层与非淬硬层交界处易形成淬火裂纹。 4具有最危险尺寸的工件易形成淬火裂纹。全淬透最危险尺寸是：水淬为8~15（mm），油淬为25~40（mm）。 5严重表面脱碳易形成网状裂纹。严重表面脱碳的高碳钢中，脱碳层的马氏体比体积小。易形成表面拉应力而导致形成网状裂纹。 6内径较小的深孔工件，由于内表面较外表面冷速慢，使得残余热应力作用小，所受的残余拉应力较外表面大，内壁易形成平行的纵向裂纹。 7淬火加热温度过高，引起晶粒粗化，晶界弱化，钢的脆断强度降低，易淬火开裂。 8重复淬火前，未进行中间退火，过热倾向大，前项淬火的应力还未消除，又增加了新的应力，应力叠加易开裂。另外，多次加热引起表面脱碳，促使开裂。 9大截面高合金钢工件淬火加热时，未经预热或加热速度过快，加热时的应力和组织应力增大，引起开裂。 10原始组织不良。如高碳钢球化退火质量欠佳，其组织是细片状珠光体和点状珠光体时，过热倾向大，晶粒粗化，马氏体含碳量高，淬火开裂倾向大。 11原材料显微裂纹，非金属夹杂物，严重的碳化物偏析，淬火开裂倾向增大。如非金属夹杂物，严重的碳化物沿轧制方向成带状分布，由于力学性能的各项异性，其横向性能比纵向性能低（30~50）%，在表面最大拉应力作用下，常呈纵向开裂。 12锻造裂纹在淬火时开裂。在普通炉内淬火加热时，破断面上有黑色的氧化皮，裂纹两侧有脱碳层。 13过烧裂纹。裂纹多呈网状，晶界有氧化或熔化现象。 14淬透性低的钢，被钳子夹持的地方，冷速慢，有非马组织，钳口位于淬硬层与非淬硬层交界处时易开裂。 15工件的尖角，孔，截面突变及粗加工刀痕等，因应力集中引起开裂。 16高速钢，高铬钢分级淬火工件，未冷至室温，就急于清洗而引起开裂。 17深冷处理因急冷，急热，引起较大的组织和热应力，且低温时，材料的淬断强度低，易开裂。 18淬火后未及时回火，工件内部的显微裂纹在淬火应力作用下扩展形成淬火裂纹。
陕西博菲特流体控制装备制造有限公司 作 业 规 定 文件名称：锻造检验作业规定 文件编号： 版次： 发行日期： 受控状态：分发号： 核准：审查：编制：
一、目的：为确保锻件毛坯进厂检验时有据可依，规范锻件检验流程，提高对锻件的检验水平，特制定本标准 一、范围 所有的锻打件产品(含毛坯、半成品、成品) 二、权责 (一)本标准由技术部制订、更改、规范 (二)质检部负责本标准的实施，供应部、生产部及其它相关部门协助执行 三、内容 (一)外观及常见缺陷检验项目 1、裂纹 裂纹通常是锻造时存在较大的拉应力、切应力或附加拉应力引起的。裂纹发生的部位通常是在坯料应力最大、厚度最薄的部位。 2、折叠 折叠是金属变形过程中已氧化过的表层金属汇合到一起而形成的。它可以是由两股（或多股）金属对流汇合而形成；也可以是由一股金属的急速大量流动将邻近部分的表层金属带着流动，两者汇合而形成的；也可以是由于变形金属发生弯曲、回流而形成；还可以是部分金属局部变形，被压人另一部分金属内而形成。 3、大晶粒 大晶粒通常是由于始锻温度过高和变形程度不足、或终锻温度过高、或变形程度落人临界变形区引起的。铝合金变形程度过大，形成织构；高温合金变形温度过低，形成混合变形组织时也可能引起粗大晶粒，晶粒粗大将使锻件的塑性和韧性降低，疲劳性能明显下降。 4、晶粒不均匀 晶粒不均匀是指锻件某些部位的晶粒特别粗大，某些部位却较小。晶粒不均匀将使锻件的持久性能、疲劳性能明显下降。 5、冷硬现象 变形时由于温度偏低或变形速度太快，以及锻后冷却过快，均可能使再结晶引起的软化跟不上变形引起的强化（硬化），从而使热锻后锻件内部仍部分保留冷变形组织。这种组织的存在提高了锻件的强度和硬度，但降低了塑性和韧性。严重的冷硬现象可能引起锻裂。 6、龟裂 龟裂是在锻件表面呈现较浅的龟状裂纹。在锻件成形中受拉应力的表面（例如，未充满的凸出部分或受弯曲的部分）最容易产生这种缺陷。 7、飞边裂纹 飞边裂纹是模锻及切边时在分模面处产生的裂纹。 8、分模面裂纹 分模面裂纹是指沿锻件分模面产生的裂纹。原材料非金属夹杂多，模锻时向分模面流动与集中或缩管残余在模锻时挤人飞边后常形成分模面裂纹。 9、穿流 穿流是流线分布不当的一种形式。在穿流区，原先成一定角度分布的流线汇合在一起形成穿流，并可能使穿流区内、外的晶粒大小相差较为悬殊。
安全管理编号：YTO-FS-PD798 混凝土表面裂缝产生的原因及处理方 法通用版 In The Production, The Safety And Health Of Workers, The Production And Labor Process And The Various Measures T aken And All Activities Engaged In The Management, So That The Normal Production Activities. 标准/ 权威/ 规范/ 实用 Authoritative And Practical Standards
混凝土表面裂缝产生的原因及处理 方法通用版 使用提示：本安全管理文件可用于在生产中，对保障劳动者的安全健康和生产、劳动过程的正常进行而采取的各种措施和从事的一切活动实施管理，包含对生产、财物、环境的保护，最终使生产活动正常进行。文件下载后可定制修改，请根据实际需要进行调整和使用。 1 混凝土表面裂缝产生的原因及处理方法 混凝土表面产生裂缝的原因复杂而繁多。在施工过程中，混凝土因收缩所形成的裂缝是经常出现的。主要有两种原因：一是因为刚浇筑完成的混凝土表面水份蒸发过快表面产生裂缝；二是因为混凝土在硬化时，由混凝土内部温度与外界的温差过多而产生裂缝。 刚浇筑完成的水泥混凝土往往因为外界气温较高，相对温度过小，表面蒸发过快使表面变干，而其内部仍是塑性体，因塑性收缩过快而使表面产生裂缝。这种原因出现的裂缝不规则细小，不连续，且很少，在边缘产生一般呈对角斜线状，长度通常不超过30 cz'no对这种原因产生裂缝的预防7b"法是在混凝土浇筑时采取措施遮掩浇筑面，使其避免风吹日晒，混凝土浇筑完毕后立即将表面覆盖并及时洒水养生。 对于体积过大的混凝土，应分层浇筑。在上层混凝土浇筑的过程中，会在混凝土在自重作用下产生沉降。当混
一：锻造裂纹与热处理裂纹形态 一：锻造裂纹一般在高温时形成，锻造变形时由于裂纹扩大并接触空气，故在100X或500X 的显微镜下观察，可见到裂纹内充有氧化皮，且两侧是脱碳的，组织为铁素体，其形态特征是裂纹比较粗壮且一般经多条形式存在，无明细尖端，比较圆纯，无明细的方向性，除以上典型形态外，有时会出现有些锻造裂纹比较细。裂纹周围不是全脱碳而是半脱碳。 淬火加热过程中产生的裂纹与锻造加热过程形成的裂纹在性质和形态上有明显的差别。对结构钢而言，热处理温度一般较锻造温度要低得多，即使是高速钢、高合金钢其加热保温时间则远远小于锻造温度。由于热处理加热温度偏高，保温时间过长或快速加热，均会在加热过程中产生早期开裂。产生沿着较粗大晶粒边界分布的裂纹；裂纹两侧略有脱碳组织，零件加热速度过快，也会产生早期开裂，这种裂纹两侧无明显脱碳，但裂纹内及其尾部充有氧化皮。有时因高温仪器失灵，温度非常高，致使零件的组织极粗大，其裂纹沿粗大晶粒边界分布。 结构钢常见的缺陷： 1 锻造缺陷 （1）过热、过烧：主要特征是晶粒粗大，有明显的魏氏组织。出现过烧说明加热温度高、断口晶粒粗大，凹凸不平，无金属光泽，晶界周围有氧化脱碳现象。 （2）锻造裂纹：常产生于组织粗大，应力集中处或合金元素偏析处，裂纹内部常充满氧化皮。锻造温度高，或者终端温度低，都容易产生裂纹。还有一种裂纹是锻造后喷水冷却后形成的。 （3）折叠：冲孔、切料、刀板磨损、锻造粗糙等原因造成了表面缺陷，在后续锻造时，将表面氧化皮等缺陷卷入锻件本体内而形成折缝。在显微镜上观察时，可发现折叠周围有明显脱碳。 2 热处理缺陷 （1）淬裂：其特点是刚健挺直，呈穿晶分布，起始点较宽，尾部细长曲折。此种裂纹多产生于马氏体转变之后，故裂纹周围的显微组织与其它区域无明显区别，也无脱碳现象。（2）过热：显微组织粗大，如果是轻度过热，可采用二次淬火来挽救。 （3）过烧：除晶粒粗大外，部分晶粒已趋于熔化，晶界极粗。 （4）软点：显微组织有块状或网状屈氏体和未溶铁素体等。加热不足，保温时间不够，冷却不均匀都会产生软点。 二：锻造裂纹与热处理裂纹产生原因 锻造裂纹：钢在锻造过程中，由于钢材存在表面及内部缺陷，如发纹、砂眼、裂纹、夹杂物、皮下气泡、缩孔、白点和夹层等，都可能成为锻打开裂的原因。另外，由于锻打工艺不良或操作不当，如过热、过烧或终锻温度太低，锻后冷却速度过快等，也会造成锻件开裂。 热处理裂纹：淬火裂纹是宏观裂纹，主要由宏观应力引起。在实际生产过程中，钢制工件常由于结构设计不合理，钢材选择不当、淬火温度控制不正确、淬火冷速不合适等因素，一方面增大淬火内应力，会使已形成的淬火显微裂纹扩展，形成宏观的淬火裂纹，另一方面，由于增大了显微裂纹的敏感度，增加了显微裂纹的数量，降低了钢材的脆断抗力Sk,从而增大淬火裂纹的形成可能性。 影响淬裂的因素很多，这里仅将生产中常碰到的几种情况作一介绍： 1.原材料已有缺陷而导致的淬裂：
引言 抹灰工程是用胶凝材料及其砂浆以薄层涂抹在建筑物表面上直接做成饰面层的装饰工程。抹灰工程分一般抹灰和装饰抹灰，一般抹灰工程在普通等级的装饰工程上应用非常广泛。本文主要讨论室内一般抹灰的施工要点及产生室内抹灰裂缝的主要原因和控制措施。 1 施工要点 1．1 抹灰层的层次 为了保证抹灰层质量，抹灰必须分层操作，通常分为不同构造的三个层次。①底层，主要起与基层粘结作用，并对基层进行初步找平。 ②中层，主要起找平作用，使物面平整，并弥补因底层收缩出现的裂纹。③面层(罩面)，主要起装饰作用。 底层灰的用料应根据基层材料种类的不同(如砖、混凝土或加气混凝土等)而选用不同的砂浆。一般底层灰砂浆较常用的是水泥砂浆、石灰砂浆、水泥石灰砂浆。底层灰厚度约为6.8mm。 中层灰浆的种类一般参照底层灰的选择处理，即与底层灰选择同种砂浆，配比也大致相同。厚度略厚于底层灰，约为10mm。 面层灰浆多为麻刀灰、纸筋灰、玻璃丝灰(纤维材料起良好的止裂作用)以及石灰砂浆，高级墙面用石膏灰浆。若用砂浆，配比中砂的用量要略为减少，细度要更细，以保证面层平整细腻。厚度约为2.5mm。 抹灰要分层进行的原因：①抹灰层分作用和用料不同的底层、中
层和面层，当然不能一次完成。②即使各层材料相同，若要一次完成，也有不易压实的操作困难。③厚厚的一层抹灰层自重大，当它超过砂浆与基层的粘结力时，抹灰层会掉落下来。采用分层抹灰，每层薄一些，并且后一层是在前一层6-7成干后抹上，此时前一层与前物面的粘结力已相当大，而后一层与前一层的粘结力只要承受薄薄的后一层自重。④使用含石灰膏的抹灰砂浆时，由于石灰膏的硬化是其主要成分Ca(OH)2 吸收空气中的CO2。生成CaCO3和H2O(水分要蒸发)。而空气中CO2含量很少，所以石灰膏硬化很缓慢。若不分层抹灰，在厚厚的抹灰层深处，石灰膏长时间不能结硬。采用分层抹灰，每层薄一些，各层之间有一定的施工间歇，就能使各层的石灰膏有充分硬化的环境条件。 1．2 抹灰层厚度控制 内墙抹灰层平均总厚度应不大于下列规定：普通抹灰—l8mm；中级抹灰—20mm；高级抹灰—25mm。抹灰层平均总厚度大于质量标准规定，不仅要增加造价，而且会影响质量。当抹灰层过厚时：①灰浆层自重大，易产生下垂现象，拉松灰浆与基层的粘结，导致出现空鼓。②抹灰层自重超过灰浆与基层的粘结力时，抹灰层脱落。③灰浆干燥收缩量大，所产生的收缩应力超过灰浆强度时，抹灰层开裂。另外，高级抹灰控制厚度要比普通抹灰大些，这是由于高级抹灰的表面平整度要求比普通抹灰要高些，即表面平整允许偏差要小些，抹灰层的表面平整是靠砂浆层厚度来调整的，表面平整度越高用以调整的砂浆层厚度应越宽裕些。
1 混凝土表面裂缝产生的原因及处理方法 混凝土表面产生裂缝的原因复杂而繁多。在施工过程中，混凝土因收缩所形成的裂缝是经常出现的。主要有两种原因：一是因为刚浇筑完成的混凝土表面水份蒸发过快表面产生裂缝；二是因为混凝土在硬化时，由混凝土内部温度与外界的温差过多而产生裂缝。 刚浇筑完成的水泥混凝土往往因为外界气温较高，相对温度过小，表面蒸发过快使表面变干，而其内部仍是塑性体，因塑性收缩过快而使表面产生裂缝。这种原因出现的裂缝不规则细小，不连续，且很少，在边缘产生一般呈对角斜线状，长度通常不超过30 cz’no对这种原因产生裂缝的预防7b"法是在混凝土浇筑时采取措施遮掩浇筑面，使其避免风吹日晒，混凝土浇筑完毕后立即将表面覆盖并及时洒水养生。 对于体积过大的混凝土，应分层浇筑。在上层混凝土浇筑的过程中，会在混凝土在自重作用下产生沉降。当混凝土初凝到未终凝前这段时间内，如果遇到钢筋或模板的连接螺栓等物体时，这种沉降现象就会受到阻挠产生裂缝。特别是当模板存在不平整或粉刷的脱膜剂不均匀时，模板的摩擦力也会阻止沉降，以至在混凝土的垂直表面产生裂缝。水泥混凝土在硬化过程中会产生并释放大量的水化热，使混凝土内部温度不断升高，在大体积混凝土内，水化热使温度升高的现象更加明显，致使在混凝土表面与内部形成很高的温差，特别是在桥梁大体积承台混凝土浇筑中，
现场实测内外温差有时会达到50℃以上。当表层混凝土收缩时受到阻碍，混凝土的受拉一旦超过混凝土的应变力将产生裂缝。为尽量减少收缩约束以使混凝土能有足够强度抵抗所引起的应力反应，就必须采取措施控制混凝土内部温度升温的速率。在混凝土中掺加适量的矿粉及煤灰，能使水化热释放速度减缓；控制原材料的温度，即在混凝土内部采用冷却管道以循环水也能阻止混凝土内部升温的速率。 在拌制水泥混凝土时，同一混凝土使用不同品牌的水泥也会使昆凝土产生裂缝。在混凝土施工时，应严禁不同品牌、不同标高的水泥混在一起使用。碱性骨料也会引起混凝土表面产生裂缝。由于硅酸盐水泥中会有碱性金属成份(钠和钾)，因此，混凝土内的孔隙液体中氢氧根离子的含量较高，这种高碱溶液和某些骨料中的活性二氧化硅发生反应，产生碱硅胶，碱硅胶吸收水份膨胀后产生的膨胀力会使混凝土产生裂缝。 对于混凝土浅层裂缝的修补通常是采用涂刷水泥浆或低粘度聚合物封堵以防止水份侵入；对于较深或较宽的裂缝，就必须采用压力灌浆技术修补，修补工作要及时，使混凝土达到内实外光的质量要求。 2 混凝土表面产生破损的原因及处理方法 混凝土表面破损包括：表面产生蜂窝，麻面、表面产生气孔，表面冲蚀等。对于表面蜂窝，主要原因是振捣不到位引起，在施工中只要加强责任心，振捣到位就能避免，现针对表面麻面，气
大型锻件中常见的缺陷与对策 大型锻件中的缺陷，从性质上分为化学成分、组织性能不合格，第二相析出，类孔隙性缺陷和裂纹五大类。从缺陷的产生方面可分为，在冶炼、出钢、注锭、脱模冷却或热送过程中产生的原材料缺陷及在加热、锻压、锻后冷却和热处理过程中产生的锻件缺陷两大类。 大型锻造中，由于锻件截面尺寸大，加热、冷却时，温度的变化和分布不均匀性大，锻压变形时，金属塑性流动差别大，加上钢锭大冶金缺陷多，因而容易形成一些不同于中小型锻造的缺陷。如严重偏析和疏松，密集性夹杂物，发达的柱状晶及粗大不均匀结晶，敏感开裂与白点倾向，晶粒遗传性与回火脆性，组织性能的严重不均匀性，形状尺寸超差等等。 大型锻件中常见的主要缺陷有； 1.偏析 钢中化学成分与杂质分布的不均匀现象，称为偏析。一般将高于平均成分者，称为正偏析，低于平均成分者，称为负偏析。尚有宏观偏析，如区域偏析与微观偏析，如枝晶偏析，晶间偏析之分。 大锻件中的偏析与钢锭偏析密切相关，而钢锭偏析程度又与钢种、锭型、冶炼质量及浇注条件等有关。合金元素、杂质含量、钢中气体均加剧偏析的发展。钢锭愈大，浇注温度愈高，浇注速度愈快，偏析程度愈严重。 （1）区域偏析 它属于宏观偏析，是由钢液在凝固过程中选择结晶，溶解度变化和比重差异引起的。如钢中气体在上浮过程中带动富集杂质的钢液上升的条状轨迹，形成须状∧形偏析。顶部先结晶的晶体和高熔点的杂质下沉，仿佛结晶雨下落形成的轴心∨形偏析。沉淀于锭底形成负偏析沉积锥。最后凝固上部区域，碳、硫、磷等偏析元素富集，成为缺陷较多的正偏析区。 图片6-1为我国解剖的55t34CrMolA钢锭纵剖面硫印低倍图片及区域偏析示意图。 图片6-1 钢锭区域偏析硫印示意图 ①“∧”型偏析带②“∨”型偏析带③负偏析区 防止区域偏析的对策是： 1）降低钢中硫、磷等偏析元素和气体的含量，如采用炉外精炼，真空碳脱氧（VCD）处理及锭底吹氩工艺。 2）采用多炉合浇、冒口补浇、振动浇注及发热绝热冒口，增强冒口补缩能力等措施。 3）严格控制注温与注速，采用短粗锭型，改善结晶条件。 在锻件横向低倍试片上，呈现与锭型轮廓相对应的框形特征，亦称框形偏析。图片6-2是30CrMnSiNiA钢制模锻件低倍试片上显示的锭型偏析。因锭中偏析带在变形时，沿分模面扩展而呈现为框形。偏析带由小孔隙及富集元素构成，对锻件组织性能的均匀性有不良的影响。 电渣重熔以其纯净度高、结晶结构合理，成为生产重要大锻件钢坯的方法，但是如果在重熔过程中电流、电压不稳定，则会形成波纹状偏析。当电流、电压增高时，钢液过热，结晶速度减缓，钢液中的溶质元素在结晶前沿偏聚形成富集带；当电流、电压减小时，熔质元素偏聚程度减小，这种周期性的变化，便形成了波纹状的偏析条带，如图片6-3所示。
锻造裂纹 裂纹是锻压生产中常见的主要缺陷之一，通常是先形成微观裂纹，再扩展成宏观裂纹。锻造工艺过程（包括加热和冷却）中裂纹的产生与受力情况、变形金属的组织结构、变形温度和变形速度等有关。锻造工艺过程中除了工具给予工件的作用力之外，还有由于变形不均匀和变形速度不同引起的附加应力、由温度不均匀引起的热应力和由组织转变不同时进行而产生的组织应力。 应力状态、变形温度和变形速度是裂纹产生和扩展的外部条件；金属的组织结构是裂纹产生和扩展的内部依据。前者是通过对金属组织及对微观机制的影响而对裂纹的发生和扩展发生作用的。全面分析裂纹的成因应当综合地进行力学和组织的分析。 （一）形成裂纹的力学分析 在外力作用下物体内各点处于一定应力状态，在不同的方位将作用不同的正应力及切应力。裂纹的形式一般有两种：一是切断，断裂面是平行于最大切应力或最大切应变；另一种是正断，断裂面垂直于最大正应力或正应变方向。 至于材料产生何种破坏形式，主要取决于应力状态，即正应力σ与剪应力τ之比值。也与材料所能承受的极限变形程度εmax及γmax有关。例如，①对于塑性材料的扭转，由于最大正应力与切应力之比σ/τ=1是剪断破坏；②对于低塑性材料，由于不能承受大的拉应变，扭转时产生45°方向开裂。由于断面形状突然变化或试件上有尖锐缺口，将引起应力集中，应力的比值σ/τ有很大变化，例如带缺口试件拉伸σ/τ=4，这时多发生正断。 下面分析不同外力引起开裂的情况。 1.由外力直接引起的裂纹 压力加工生产中，在下列一些情况，由外力作用可能引起裂纹：弯曲和校直、脆性材料镦粗、冲头扩孔、扭转、拉拔、拉伸、胀形和内翻边等，现结合几个工序说明如下。 弯曲件在校正工序中（见图3-34）由于一侧受拉应力常易引起开裂。例如某厂锻高速钢拉刀时，工具的断面是边长相差较大的矩形，沿窄边压缩时易产生弯曲，当弯曲比较严重，随后校正时常常开裂。 镦粗时轴向虽受压应力，但与轴线成45°方向有最大剪应力。低塑性材料镦粗时常易产生近45°方向的斜裂（见图片8-355）。塑性好的材料镦粗时则产生纵裂，这主要是附加应力引起的。 工件的几何形状对应力分布有明显影响。例如，拉伸试棒在缩颈形成前各处可以视为受均匀的单向拉应力，一旦形成缩颈后，缩颈表面就受三向拉应力；镦粗时也有类似的情况，只是应力的符号相反。 工件在冷却过程中所形成的热应力及组织应力在不断变化，其分布方向恰好相反，但从数量上并不能正好抵消；热应力早在高温冷却初期即产生，而淬火组织应力则在较低的温度（Ms以下）时才开始出现；冷至室温后的最终残余内应力，其大小与分布情况取决于热应力与组织应力在每一瞬时相互叠加作用的结果。 对于无同素异构转变的锻件，在锻后空冷或其它缓慢的冷却过程中，热应力通常并不引起严重后果。虽然冷却初期温差较大，表层为拉应力（中心部分受压应力），但因温度较高，塑性较好，不致引起开裂；冷却后期温差不太大，且表层受压应力，所以也不引起开裂。奥氏体（如、50Mn18Cr4WN）的任何大断面锻件都可以直接空冷而不需缓冷，甚至水淬时也不产生裂纹。 组织应力在较低温度下才开始发生，这时材料塑性较低，这是造成冷却时开裂的主要原因。高速钢冷却裂纹及马氏体不锈钢冷却裂纹附近没有氧化脱碳现象也证明了这一点。对于马氏体不锈钢即使采取一些缓冷措施，仍必须退火后才能进行酸洗，否则在腐蚀时易出现应力腐蚀开裂。 W18Cr4V钢锻件一侧因锻后激冷形成的裂纹。加热时温度分布及其变化情况与冷却时正相反，升温过程中表层温度超过心部温度，并且导热性越差，断面越大，温差也越大。 对于热应力，这时表层受压内层受拉，在受拉应力区由于温度低，塑性差有可能形成开裂。在加热初期金属尚处于弹性状态的时候，在加热速度不变的条件下，根据计算，在圆柱体坯料轴心区沿轴向的拉应力是沿径向和切向拉应力值的两倍。因此，加热时坯料一般是横向开裂。 加热过程中由于相变不同时进行也有组织应力发生，但这时由于温度较高，材料塑性较好，其危险程度远较冷锭快速加热时为小。
编订：__________________ 审核：__________________ 单位：__________________ 混凝土表面裂缝产生的原因及处理方法(正式) Deploy The Objectives, Requirements And Methods To Make The Personnel In The Organization Operate According To The Established Standards And Reach The Expected Level. Word格式 / 完整 / 可编辑
文件编号：KG-AO-8880-97 混凝土表面裂缝产生的原因及处理 方法(正式) 使用备注：本文档可用在日常工作场景，通过对目的、要求、方式、方法、进度等进行 具体的部署，从而使得组织内人员按照既定标准、规范的要求进行操作，使日常工作或 活动达到预期的水平。下载后就可自由编辑。 1 混凝土表面裂缝产生的原因及处理方法 混凝土表面产生裂缝的原因复杂而繁多。在施工过程中，混凝土因收缩所形成的裂缝是经常出现的。主要有两种原因：一是因为刚浇筑完成的混凝土表面水份蒸发过快表面产生裂缝；二是因为混凝土在硬化时，由混凝土内部温度与外界的温差过多而产生裂缝。 刚浇筑完成的水泥混凝土往往因为外界气温较高，相对温度过小，表面蒸发过快使表面变干，而其内部仍是塑性体，因塑性收缩过快而使表面产生裂缝。这种原因出现的裂缝不规则细小，不连续，且很少，在边缘产生一般呈对角斜线状，长度通常不超过30 cz'no对这种原因产生裂缝的预防7b"法是在混凝土浇筑时采取措施遮掩浇筑面，使其避免风吹日晒，混
锻造裂纹 钢在锻造过程中形成的裂纹是多种多样的，形成原因也各不相同。主要可分为原材料缺陷引起的锻造裂纹和锻造本身引起锻造裂纹两类。属于前者的原因有残余缩孔、钢中夹杂物等冶金缺陷；属于后者的原因有加热不当、变形不当及锻后冷却不当、未及时热处理等。有些情况下裂纹的产生可能同时含有几方面的原因。 锻造变形不当常引起裂纹。最常见的是变形速度太大，钢的塑性不足以承受形压力而引起的破裂。这种裂纹往往在锻造开始阶段就发生，并迅速扩展。应及时采取措施纠正锻造工艺，并切除有裂纹的钢材或报废锻件。另外一种是低温锻裂，在裂纹处往往有较多的低温相组织。为避免这种裂纹产生，应使钢在锻造变形过程中不发生相变，要正确掌握和控制终锻温度。 鉴别裂纹形成的原因，应首先了解工艺过程，以便找出裂纹形成的客观条件，其次应当观察裂纹本身的状态，然后再进行必要的有针对性的显微组织分析，微 区成分分析。举例如下： 对于产生龟裂的锻件，粗略分析可能是：①由于过烧；②由于易溶金属渗入基体金属(如铜渗人钢中)；③应力腐蚀裂纹；④锻件表面严重脱碳。这可以从工艺过程调查和组织分析中进一步判别。例如在加热钢以后加热钢料或两者混合加热或钢中含铜量过高时，则有可能是铜脆。从显微组织上看，铜脆开裂在晶界，除了能找到裂纹外，还能找到亮的铜网，而在单纯过烧的晶界只能找到氧化物。应力腐蚀开裂是在酸洗后出现，在高倍观察时，裂纹的扩展呈树枝状形态。锻件严重脱碳时，在试片上可以观察到一层较厚的脱碳层。 裂纹与折叠的鉴别，不仅可以从受力及变形的条件考察，亦可以低倍和高倍组织来区分。一般裂纹与流线成一定交角，而折叠附近的流线与折叠方向平行，而且对于中、高碳钢来说，折叠表面有氧化脱碳现象。折叠的尾部一般呈圆角， 而裂纹通常是尖的。 具有裂纹的锻件经加热后，裂纹附近有严重的氧化脱碳，冷却裂纹则无此现 象。 由缩管残余引起的裂纹通常是粗大而不规则的。
锻件的常见缺陷及原因分析 (2007/07/05 10:58) 锻件的缺陷很多，产生的原因也多种多样，有锻造工艺不良造成的，有原材料的原因，有模具设计不合理所致等等。尤其是少无切削加工的精密锻件，更是难以做到完全控制。 1.大晶粒 大晶粒通常是由于始锻温度过高和变形程度不足、或终锻温度过高、或变形程度落人临界变形区引起的。铝合金变形程度过大，形成织构；高温合金变形温度过低，形成混合变形组织时也可能引起粗大晶粒，晶粒粗大将使锻件的塑性和韧性降低，疲劳性能明显下降。 2.晶粒不均匀 晶粒不均匀是指锻件某些部位的晶粒特别粗大，某些部位却较小。产生晶粒不均匀的主要原因是坯料各处的变形不均匀使晶粒破碎程度不一，或局部区域的变形程度落人临界变形区，或高温合金局部加工硬化，或淬火加热时局部晶粒粗大。耐热钢及高温合金对晶粒不均匀特别敏感。晶粒不均匀将使锻件的持久性能、疲劳性能明显下降。 3.冷硬现象 变形时由于温度偏低或变形速度太快，以及锻后冷却过快，均可能使再结晶引起的软化跟不上变形引起的强化（硬化），从而使热锻后锻件内部仍部分保留冷变形组织。这种组织的存在提高了锻件的强度和硬度，但降低了塑性和韧性。严重的冷硬现象可能引起锻裂。
4.裂纹 裂纹通常是锻造时存在较大的拉应力、切应力或附加拉应力引起的。裂纹发生的部位通常是在坯料应力最大、厚度最薄的部位。如果坯料表面和内部有微裂纹、或坯料内存在组织缺陷，或热加工温度不当使材料塑性降低，或变形速度过快、变形程度过大，超过材料允许的塑性指针等，则在镦粗、拔长、冲孔、扩孔、弯曲和挤压等工序中都可能产生裂纹。 5.龟裂 龟裂是在锻件表面呈现较浅的龟状裂纹。在锻件成形中受拉应力的表面（例如，未充满的凸出部分或受弯曲的部分）最容易产生这种缺陷。引起龟裂的内因可能是多方面的：①原材料合Cu、Sn等易熔元素过多。②高温长时间加热时，钢料表面有铜析出、表面晶粒粗大、脱碳、或经过多次加热的表面。③燃料含硫量过高，有硫渗人钢料表面。 6.飞边裂纹 飞边裂纹是模锻及切边时在分模面处产生的裂纹。飞边裂纹产生的原因可能是：①在模锻操作中由于重击使金属强烈流动产生穿筋现象。②镁合金模锻件切边温度过低；铜合金模锻件切边温度过高。 7.分模面裂纹 分模面裂纹是指沿锻件分模面产生的裂纹。原材料非金属夹杂多，模锻时向分模面流动与集中或缩管残余在模锻时挤人飞边后常形成分模面裂纹。 8.折叠 折叠是金属变形过程中已氧化过的表层金属汇合到一起而形成的。它可以是由两股（或多股）金属对流汇合而形成；也可以是由一股金属的急速大量流动将邻近部分的表层金属带着流动，两者汇合而形成的；也可以是由于变形金属发生弯曲、回流而形成；还可以是部分金属局部变形，被压人另一部分金属内而形成。折叠与原材料和坯料的形状、模具的设计、成形工序的安排、润滑情况及锻造的实际操作等有关。折叠不仅减少了零件的承载面积，而且工作时由于此处的应力集中往往成为疲劳源。 9.穿流 穿流是流线分布不当的一种形式。在穿流区，原先成一定角度分布的流线汇合在一起形成穿流，并可能使穿流区内、外的晶粒大小相差较为悬殊。穿流产生的原因与折叠相似，是由两股金属或一股金属带着另一股金属汇流而形成
自由锻件主要缺陷产生原因 一、横向裂纹： 1、表面横向裂纹 缺陷现象：锻造时坯料表面出现较浅（约10mm深）的横向裂纹或较深的横向裂纹。 产生原因：较浅裂纹是钢锭皮下气泡未焊合形成的，较深裂纹是由钢锭浇注受锭模内壁质量，钢水摆动和钢锭与锭模铸合等因素形成的。 2、内部横向裂纹 缺陷现象：在锻件内部产生横向裂纹。 产生原因：冷钢锭在低温区加热过快或中心引起较大拉力造成，高碳钢和高合金钢塑性较差，在锻造操作相对送进量过小造成的。 二、纵向裂纹 1、表面纵向裂纹 A缺陷现象：经常在第一次拔长或镦粗时出现。 产生原因：锭模内壁缺陷和新锭模未很好退火，操作不当，高温高速浇注，钢锭脱模冷却不当或脱模过早，倒棱时压下量过大，轧制钢锭时产生纵向划痕等。 B缺陷现象：在坯料近帽口中心出现。 产生原因：由于钢锭冷却时缩孔未集中于帽口部分，锻造帽口端切头量过少，使坯料近帽口端存在二次缩孔或残余缩孔，锻造时引起纵向裂纹。 2、内部纵向裂纹 A缺陷现象：坯料内部出现的纵向裂纹。 产生原因：这是利用拔长圆截面坯料，金属中心部分受拉力作用所致，或者因坯料未加热透彻，内部温度过低，拔长时内部沿纵向开裂等。
B缺陷现象：坯料内部出现的纵向十字裂纹，一般出现于高合金钢中。 产生原因：这是由于拔长时送进量过大或在同一部位反复多次锻造。 三、炸裂： 缺陷现象：一般在坯料锻造前加热时或锻件冷却热处理后，在表面或内部炸开而形成的裂纹。 产生原因：因为坯料具有较高的残余应力，在未予清除的情况下，错误的采用快速加热或不适当的冷却引起裂纹。 四、自行开裂 缺陷现象：常常在锻件锻造后、热处理后或锻制拔长后发生。 产生原因：坯料在锻造过程中已经形成微小裂纹，冷却或热处理中使之加剧或由于锻件内部有较大残余应力所致。 五、龟裂 缺陷现象：锻件在锻造时表面出现的龟甲状或裂纹，钢料表面较浅的龟裂应清除后再锻造。 产生原因：由于钢中Cu、Sn、As、S的含量较多，或者在加热炉中铜料渗入，熔化的铜渗入钢料晶界，造成钢料热脆或者由于坯料开始锻温度过高，开始锻造时锤击过重等原因造成。 六、过烧 缺陷现象：在加热时氧化物渗入钢料晶界面，使Fe、C、S发生氧化，形成易熔晶体氧化物，锻造时一锤击钢料便碎裂的现象，过烧钢料的断裂面晶粒粗大，并失去金属的光泽。 产生原因：加热时温度过高，加热时间过长，在该条件下，易于使晶界氧化和熔融。
引发锻件缺陷的主要原因 一、原材料的主要缺陷及其引起的锻 件缺陷 锻造用的原材料为铸锭、轧材、挤材及锻坯。而轧材、挤材及锻坯分别是铸锭经轧制、挤压及锻造加工成的半成品。一般情况下，铸锭的内部缺陷或表面缺陷的出现有时是不可避免的。例如，内部的成分与组织偏析等。原材料存在的各种缺陷，不仅会影响锻件的成形，而且将影响锻件的最终质量。 根据不完全的统计，在航空工业系统中，导致航空锻件报废的诸多原因中，由于原材料固有缺陷引起的约占一半左右。因此，千万不可忽视原材料的质量控制工作。 由于原材料的缺陷造成的锻件缺陷通常有： 1.表面裂纹 表面裂纹多发生在轧制棒材和锻制棒材上，一般呈直线形状，和轧制或锻造的主变形方向一致。造成这种缺陷的原因很多，例如钢锭内的皮下气泡在轧制时一面沿变形方向伸长，一面暴露到表面上和向内部深处发展。又如在轧制时，坯料的表面如被划伤，冷却时将造成应力集中，从而可能沿划痕开裂等等。这种裂纹若在锻造前不去掉，锻造时便可能扩展引起 锻件裂纹。 2.折叠 折叠形成的原因是当金属坯料在轧制过程中，由于轧辊上的型槽定径不正确，或因型槽磨损面产生的毛刺在轧制时被卷入，形成和材料表面成一定倾角的折缝。对钢材，折缝内有氧化铁夹杂，四周有脱碳。折叠若在锻造前不去掉，可能引起锻件折叠或开裂（见实例4）。 3.结疤 结疤是在轧材表面局部区域的一层可剥落的薄膜。 结疤的形成是由于浇铸时钢液飞溅而凝结在钢锭表面，轧制时被压成薄膜，贴附在轧材的表面，即为结疤。锻后锻件经酸洗清理，薄膜将会剥落而成为锻件表面缺陷。 4.层状断口 层状断口的特征是其断口或断面与折断了的石板、树皮很相似。 层状断口多发生在合金钢（铬镍钢、铬镍钨钢等），碳钢中也有发现。这种缺陷的产生是由于钢中存在的非金属夹杂物、枝晶偏析以及气孔疏松等缺陷，在锻、轧过程中沿轧制方向被拉长，使钢材呈片层状。如果杂质过多，锻造就有分层破裂的危险。层状断口越严重，钢的塑性、韧性越差，尤其是横向力学性能很低，所以钢材如具有明显的层片状缺陷是不合格的，见实例46。 5.亮线（亮区） 亮线是在纵向断口上呈现结晶发亮的有反射能力的细条线，多数贯穿整个断口，大多数产生在轴心部分。 亮线主要是由于合金偏析造成的，见实例86。 轻微的亮线对力学性能影响不大，严重的亮线将明显降低材料的塑性和韧性。
裂纹分类 凡是使金属的连续性被破坏的缺陷，而此种缺陷又具有一定的深度、长度和宽度，或直线或曲线状分布于钢材或工件表面或内部，即称裂纹。 裂纹的分类： 1. 按裂纹存在的形状和大小可分为：龟纹、“V型”纹、“y型”纹、“之状”裂纹、环状裂纹、鸡爪状裂纹、丝纹、发纹、裂纹、裂缝等宏观裂纹及微观裂纹。 2. 按裂纹存在于钢材或工件上的不同方向分为：纵裂纹、横裂纹即为定向裂纹等。 3. 按裂纹存在的不同部位分为：表皮裂纹、皮下裂纹、心部裂纹与钢锭的头部裂纹、中部裂纹、尾部裂纹及角部裂纹等。 4. 按裂纹产生的不同根源分为：铸造裂纹、锻造裂纹、轧制裂纹、拔制裂纹、研磨裂纹、淬火裂纹、焊接裂纹及疲劳裂纹等。 低倍组织结构内容 1. 偏析、疏松、气孔、树枝状结晶、缩孔、缩管、晶粒粗大、气泡翻皮、金属夹杂物、非金属夹杂物、裂纹等。 2. 在加热过程中产生的缺陷：过烧、氧化铁皮、脱碳层、晶粒粗大、斑疤、夹层、重皮、皱纹、裂纹、飞边、折叠、白点等。
3. 使用过程中产生的：疲劳断口、脆性断裂、裂口、分层等缺陷。 钢中低倍组织结构的检验方法 一、表面质量检验法： 1.目的： i. 避免因表面质量不良而造成在生产工艺上发生废品的损失、降低使用寿命； ii. 确定钢锭、钢坯、钢材及零件等是否必须经过中间清理或维修工序； iii. 查明表面缺陷的类别、特征、对质量危害的程度，从而分析其产生的原因，提供今后的改进质量的有效技术措施。 二、敲击检验法 视小铁锤回跳情况与工件发出声音的情况来判断是否有裂纹。 三、断口质量检验法 1.目的 i. 检验常存的一些缺陷：缩孔、非金属夹杂物、夹砂、斑点、晶粒粗大、晶粒不均、脱碳、气孔、带状组织、层状组织、白点等； ii. Cr-Ni，Cr-Ni-Mo，Cr和高碳钢中的白点； iii. 分析产生断裂的原因与断裂的性质。 四、冷热酸蚀检验法 1.热酸蚀法：将酸的水溶液（1:1盐酸）加热到70~80℃时把试样