金属的低倍组织缺陷分析
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第十章低倍检验第一节概述本章主要叙述钢的热酸蚀试验、冷酸蚀试验、电解腐蚀试验、塔形车削发纹缺陷检验。
在金属材料的宏观检验工作中,酸蚀法是检验金属材料缺陷,评定金属质量的最常用方法之一。
酸蚀试验简单易行,一般不需要特殊设备,也不需要严格的试样制备工序。
在钢材生产和机器制造工业中,酸蚀试验常列为按顺序检验项目中的第一位。
如果一批钢材在酸蚀检验中显示出不允许有的缺陷或超过标准允许存在的缺陷时,则其它试验可不必再进行。
因此,它亦是控制材料质量的一种有效方法。
对于在生产过程中取样进行酸蚀试验,如发现材料或零件有严重宏观缺陷时,可停止该批材料的加工与生产,避免造成更大的损失。
酸蚀和断口检验,都属钢的低倍宏观检验,虽然在很多情况下可以同时并用,相互补充,但是各有其适用的范围。
例如钢中发裂(白点),在横截面酸蚀试样上能显示出发纹及其分布位置,而在纵截面进行断口检验时,则显示出清晰的白点形貌。
但显示枝晶、流线和疏松等,用酸蚀试验较为合适。
钢的过热和过烧则在断口检验上最易发现。
对于高碳工具钢一般要求进行断口检验。
对韧性较大的结构钢要求进行热酸蚀检验。
对于特殊用途或要求严格的钢材,如滚珠轴承钢及弹簧钢等则要求作酸蚀试验和断口检验。
对于在使用中经受高交变重载荷的机器零件来说,钢材内部的纯净度必须保持在较高水平,才能获得满意的疲劳寿命,因此用塔形试验检查发纹缺陷成了重要手段。
第二节试样的制取一、取样酸蚀试样必须取自最易发生各种缺陷的部位。
根据钢的化学成分、锭模设计、冶炼及浇注条件、加工方法、成品形状和尺寸的不同,一般宏观缺陷有不同的种类、大小和分布情况。
在钢锭的上部以及加工后相当于该部位的钢坯和钢材上,最容易有缩孔、疏松、气泡、偏析等缺馅。
一般在上小下大的钢锭轧制方坯中,发现小头部位的缺陷较为严重,中部次之,大头较轻。
因此国家标准(GB226-77)中钢的热蚀试验方法里规定,在接近于钢锭帽口部位取样。
对于新设计锭模,用新浇注方法及冶炼新钢种时,最好解剖钢锭进行酸蚀试验,以检验各种缺陷的分布情况,然后再确定取样部位。
试样分类编制:审核:批准:①根据晶粒大小,在试样上画10mm×10mm或50mm×50mm的方格,也可以画出直径为10mm或50mm的圆。
②查出方格或圆内完整的晶粒数(p)及被方格边或圆周边所切割晶粒数(g)。
当方格边或圆周边所切割晶粒数(g)为偶数时,按照式(1)计算出方格或圆内的晶粒总数(n);当方格或圆周边所切割晶粒数(g)为奇数时,按照式(2)计算出方格或圆内晶粒总数(n),依据式(3)计算出晶粒的平均面积。
(2)应按照表1的规定从试样坯料中制取试样。
式中:F ──晶粒平均面积,单位为平方毫米(mm²); S ──方格或圆的面积,单位为平方毫米(mm²); n ──方格或圆的晶粒总数,单位为个。
(2)粗晶环的测量:形状简单的粗晶环,应取粗晶环最大深度作为测量结果;形状复杂的粗晶环,环区内可画取得最大正方形的边长为粗晶环深度,如图2所示。
图2 形状复杂的粗晶环测量方法示意图(3)晶粒度检查:应按照规定的晶粒度照片或实物对比评定,具有等轴晶粒的试样,参考附件1晶粒度分级标准进行评定。
(4)晶粒实测尺寸采用晶粒平均面积(或直径)或单位面积晶粒数表示,测量步骤如下所述:组织检验:(1)一般原则:根据有关技术标准和技术协议规定的质量要求进行检查,并随时变换光线照射方向,详细观察各个部位。
必要时,可用10倍以下放大镜检查,或酌情进行显微组织或其他手段分析。
(4)其他试样(检查断口组织用试样除外)被检查面,应浸入氢氧化钠溶液(②号溶液)中进行碱蚀,碱蚀时间(室温20~25℃)15~25min。
试样碱蚀后,应迅速将试样转入流动的清水(自来水)中,对检查面进行认真冲洗后再转入硝酸溶液(④号溶液)中继续清洗,除去检查面的黑色碱蚀产物,之后再用流动的清水将检查面冲洗干净。
③每个试样至少选择三处进行测量,然后取平均值。
④当晶粒大小相差特别悬殊,分布极不均匀时,应选择最大晶粒区域。
贵州大学实验报告(小三号,加黑)
学院:材料与冶金专业:材料科学与工程班级:材料081
图5-1 不同浇铸条件下铝锭的宏观组织
℃浇铸,3mm厚铁模 b)800℃浇铸,10mm厚铁模 c)680℃浇铸,100mm厚铁模加硅铁粉
图5-2 钢中常见的低倍缺陷
a)一般疏松 b)方框偏析 c)皮下气泡 d)白点 e)缩孔残余
次消光和发亮现象。
对于
透明的,各向同性的球形夹物,
SiO 2,在明场下呈深灰 图5-3 钢中的非金属夹杂
Al 2O 3 b )MnS c )TiN d )玻璃质SiO 2明场下光环特征 e )玻璃质SiO 2,偏
图5-4 偏振光装置示意图
几种非金属夹杂物的特征
暗场偏振光
,不规则外形小颗粒成群分布,透明、淡黄色透明,弱各向异性
注:各学院可根据教学需要对以上栏目进行增减。
表格内容可根据内容扩充。
低倍组织检验作业指导书页码版本1/5A制定日期执行日期一.目的钢的低倍组织检验的浸蚀与低倍组织缺陷评定涉及方法种类较多,本作业指导书对适宜的方法选择及具体操作方法进展标准,保证检验结果的准确性、牢靠性。
二.适用范围金属的宏观检验及宏观缺陷评定。
本指导书仅对钢的低倍组织检验及评定进展阐述。
三.原理钢的低倍组织检验利用酸蚀进展组织显示。
酸蚀的浸蚀属于电化学浸蚀。
由于试样外表存在着成分及组织上的不均匀性以及各种缺陷和物理状态上的差异,在电解质作用下,不同部位存在不同电极电位,组成了很多微电池。
每一个微电池中电位高的区域作为阳极,电位低的区域作为阴极。
酸蚀过程中,阳极局部被浸蚀,阴极局部不发生浸蚀。
用盐酸做浸蚀液时,被检验面的金属发生如下电化学反响:阳极反响Fe→Fe2++2e,Fe→Fe3++3e阴极反响2H++2e→H2↑电子由阳极流向阴极,阳极被浸蚀Fe2++2Cl-1→Fe Cl ↓2Fe2++3Cl-1→Fe Cl ↓3四.试验4.1试样试样的截取部位及数量可按技术条件过供需双方的协议规定取样。
假设无规定时可在钢材上按炉号抽取两支试样。
缺陷分析时在缺陷最严峻的部位取样,一般在第一和最末号钢锭的头部截取。
一般取横向试样,取样时应保证被检面的组织不因切取操作而产生变化。
取样方法可参照金相检验试样取样。
观看面的加工外表粗糙度值应不高于Ra1.6μm,冷蚀法不高于0.8μm。
试样外表必需清洁、无油污,必要时可用汽油、酒精或苯等清洗。
试面距切割面的参考尺寸为:热切时不小于20mm;冷切时不小于10mm;烧割时不小于40mm。
横向试样的厚度一般为20mm,试面应垂直钢材的延长方向;纵向试样的长度一般为边长或直径的1.5 倍,试面应通过钢材的纵轴,试面的最终一次加工方向应垂直于钢材的延长方向。
钢材试面尺寸一般长为250mm,宽为板厚。
4.2试验方法钢的低倍组织检验包括热酸蚀、冷酸蚀及电解浸蚀法等。
生产检验时可从三种方法中任选一种,但仲裁时规定以热酸蚀为准。
铝合金低倍组织检验方法一、铸锭的低倍组织检验低倍组织检验是用肉眼或借用于放大镜(8~10倍以下)来观察铝及铝合金其浸蚀面和断口的宏观组织及缺陷的一种检测方法。
低倍检验所需设备简单,操作简便迅速,结果直观,易于掌握。
它是鉴定制品品质的一种重要方法,也是研究铝及铝合金铸造、加工工艺以及对制品进行品质分析时普遍采用的一种手段。
铝合金铸锭的低倍组织检验可参考国家标准GB/T3246.2《变形铝及铝合金制品低倍组织检验方法》进行检验。
1.1试片的切取和加工生产检验中,低倍浸蚀试片要取自制品最容易产生各种缺陷的部位。
研究用的低倍浸蚀试片要选自需要研究的有代表性的部位。
试片的数量应根据检验目的及要求来确定。
检验半连续铸锭的试片,应从切去头尾后的铸锭的两端部位切取,试片切取的厚度一般为l5~30m m,试片通常采用锯切和剪切等方法切取。
试片检验面的光洁度应根据检验目的、技术以及浸蚀剂的浸蚀强烈程度而定。
铸锭的试片车光即可,必要时也可以用细砂纸磨光。
试片检验面的加工表面粗糙度应达到Ra l.6μm,要保证试片检验面的清洁,不应有油污、脏物和机械划伤。
1.2试片浸蚀铝及铝合金中的组织不均匀和组织缺陷之所以能够用浸蚀方法来显示,是因为它们以不同的速度与浸蚀剂起作用而使试片观察面上呈现浮雕现象,从而显现了如粗晶区、光晶区、白斑、金属化合物等组织缺陷。
有些缺陷在浸蚀前如气孔、疏松等,容易和其他部分连接在一起,有些缺陷尺寸非常小,它们很难用肉眼予以鉴别,需要借助浸蚀的方法使其在尺寸上相应的被扩大些,达到肉眼可见的程度,将其清晰的显示出来。
试片检验面的组织及缺陷显示程度主要取决于:浸蚀剂的成分、温度、浸蚀时间及检验面的光洁度等。
低倍组织检验对浸蚀剂的要求是:能清晰正确的显示组织及缺陷;成分简单,配制方便;成本低;在使用过程中成分稳定;操作时所产生的气体少而无害。
铝及铝合金铸锭常用的浸蚀剂是8%~l2%的氢氧化钠溶液。
在显示软合金制品的晶粒度时,使用的浸蚀剂是成分为5m L氢。
櫡櫡櫡櫡櫡櫡櫡櫡~测试与分析~櫡櫡櫡櫡櫡櫡櫡櫡收稿日期:2020 12 12作者简介:钟涛生(1979—)男,江西兴国县人,讲师,主要从事材料热处理及金相制备等工作。
联系电话:13576663481基金项目:江西省教育厅科技项目(GJJ161573);国家大学生创新创业训练计划项目(201913434003)金相试样的制备缺陷及解决方法钟涛生,黎文博,龙保旭,赵英杰(赣南科技学院,江西赣州341000)摘 要:金相试样的制备质量对材料组织、性能的准确分析有重要影响。
金相试样在制备过程中可能会产生曳尾、假像、划痕、组织不清晰、表面不清洁、表面不平整和不当倒圆角等缺陷。
产生这些缺陷的原因是,抛光时间不合理或用力较大,抛光时冷却不当,磨样用力不均匀,表面清洗不干净导致浸蚀不均匀等。
根据这些原因提出了相应的解决措施。
关键词:金相试样;缺陷;制备中图分类号:TG115.21+1.2 文献标志码:B 文章编号:1008 1690(2021)02 0056 04PreparationDefectsofMetallographicSpecimenandSolutionstoThemZHONGTaosheng,LIWenbo,LONGBaoxu,ZHAOYingjie(GannanUniversityofScienceandTechnology,Ganzhou341000,JiangxiChina)Abstract:Preparationqualityofmetallographicsamplewillhaveanimportantinfluenceonexactanalysisofmicrostructureandpropertyofmaterial.Metallographicsampleislikelytoexhibitsuchdefectsastrailingtail,falseimage,scratch,unclearstructure,uncleansurface,unevensurfaceandimproperchamfering.Thesedefectsaretracedto(a)unreasonablepolishingtime,applyingalargerforce,orimpropercoolingduringpolishing,(b)unevengrindingforce,(c)unevensurfaceetchingduetoinadequatecleaning,etc.Onthebasisofabove namedcausesthecorrespondingsolutionstothedefectsareputforward.Keywords:metallographicspecimen;defect;preparation0 引言金相学相当于医学界的解剖学,或者可以定义为“金属材料的解剖学”,是研究金属材料组织结构的学科[1 2],即采用金相显微镜或电子显微镜研究材料因化学成分、冷凝条件、压力加工、焊接或热处理引起的组织结构的改变及其对性能的影响。
GB/T1979-2001结构钢低倍组织缺陷评级图介绍袁辛芳,孙时秋(上海五钢有限公司研究一所上海200940)摘要:介绍了结构钢低倍组织及缺陷检验方法的概况,对我国标准技术内容变化作了简要说明。
关键词:结构钢低倍组织缺陷评级图0前言GB1979-80结构钢低倍组织缺陷评级图标准是我国的一项重要的基础标准,也是评定结构钢产品质量水平的主要依据之一。
该标准自发布使用十几年来,对保证和提高我国的钢铁产品质量起到了重要作用。
但近年来,随着钢铁生产技术的发展,尤其是连铸生产线的上马和钢材规格的扩大,原标准由于标龄较长,与现有发展情况存在着一些不相适应的地方。
根据冶金工业部(1997)71号文和冶金工业部信息标准研究院(1997)064号文决定对GB1979-80结构钢低倍组织缺陷评级图标准进行修订。
参与该标准修订工作的主要单位是:上海五钢(集团)有限公司、太原钢铁公司、冶金工业部信息标准研究院、抚顺特殊钢有限公司、重庆特殊钢股份有限公司。
从1997年6月起GB1979国家标准起草小组举行了重庆、成都、上海、河南鸡公山四次标准修订研讨会,并于2000年在苏州审定会上通过审定,历时四年。
新国标于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。
1结构钢低倍组织及缺陷检验方法的国内外概况在钢产品的宏观检验领域中,酸蚀试验是最常用的检验钢产品质量的一种方法。
通过酸蚀试验能显示:1)组织成分的变化,如树枝状晶等;2)化学成分的变化,如偏析等;3)钢的结构不均匀性,如裂纹、缩孔、白点等。
在钢产品生产中,低倍检验是一个重要过程控制手段。
通过低倍检验可及时发现缺陷,从而调整生产工艺,以免造成更大的损失。
目前,国际标准化组织和世界主要钢铁大国均制定了钢的低倍检验方法和评定方法标准。
1.1ISO国际标准ISO4969-1980规定了酸蚀试验方法1.2前苏联标准ГОСТ10243-1975钢低倍组织的试验和评定方法规定了评定钢的宏观组织的试验方法,评定方法和标准评级图。
《连铸钢板坯低倍枝晶组织缺陷评级图》 和《连铸钢方坯低倍枝晶组织缺陷评级图》2项行业标准编制说明鞍钢股份有限公司二〇一〇年九月三日《连铸钢板坯低倍枝晶组织缺陷评级图》和《连铸钢方坯低倍枝晶组织缺陷评级图》2项行业标准编制说明1 工作概况1.1 任务来源连铸钢坯低倍枝晶组织缺陷是指连铸钢坯在凝固过程中形成的中心偏析、中心疏松、中心裂纹、中间裂纹、角部裂纹、三角区裂纹、皮下裂纹、皮下气泡、非金属夹杂物、蜂窝气泡、缩孔、夹渣、异金属夹杂、针孔气泡翻皮等缺陷。
而通过对缺陷出现的多少及严重程度进行评定,为连铸钢坯质量改进提供可靠依据。
目前,国内外连铸坯和钢材低倍检验有硫印检验、热酸蚀、冷酸蚀、电解腐蚀和枝晶腐蚀低倍检验五种方法。
前四种方法都有检验方法和缺陷评级国家标准,去年又发布了基于连铸钢坯枝晶腐蚀检验方法的GB/T 24178-2009《连铸钢坯凝固组织低倍评定方法》国家标准,但基于连铸钢坯枝晶腐蚀检验方法的低倍枝晶组织缺陷评级标准尚属空白。
据此,在钢标委下达的2010年第一批冶金产品行业标准项目计划中,提出了由鞍钢股份有限公司负责承担的《连铸钢板坯枝晶组织缺陷评级图》和《连铸钢方坯枝晶组织缺陷评级图》2项行业标准制定任务,计划号分别为“2010-0295T-YB”和“2010-0296T-YB”。
鞍钢经过十多年的实践,在枝晶腐蚀检验方法的运用和标准化方面已日臻成熟,已具备了制定连铸钢坯低倍枝晶组织缺陷评级图行业标准的基本条件。
计划编制的行业标准是与现行同类标准保持同一缺陷评级尺度为基础,在缺陷类别的划分、确保各类缺陷识别和评级的准确性及可操作性等方面,对现行同类标准进行有益完善和补充。
编制好此标准将对整个行业提高连铸钢坯低倍枝晶组织缺陷的检验水平,促进连铸钢坯质量的不断改进和提高起到积极的推动作用。
1.2 标准化对象简要介绍及制定标准的原则1.2.1 标准化对象简要介绍两标准分别规定了连铸钢板坯和方坯低倍枝晶组织缺陷评级的取样和试样腐蚀方法、缺陷分类、评定及检验报告。
251管理及其他M anagement and otherTC19棒材横截面低倍组织缺陷分析李尚霖,马红征(西安汉唐分析检测有限公司,陕西 西安 710000)摘 要:TC19棒材检测中发现其横截面低倍组织在1/2半径处有一缺陷。
经过宏观形貌、显微组织、扫描电镜形貌、能谱分析以及HV 显微硬度等检测手段,确定了缺陷为金属氧化物夹杂物和氧、碳富集形成硬夹杂和硬偏析(粗大初生α相),并对缺陷的成因进行了分析。
关键词:TC19;缺陷;夹杂物;偏析中图分类号:TG146.23 文献标识码:A 文章编号:11-5004(2021)14-0251-2收稿日期:2021-07作者简介:李尚霖,男,生于1993年,汉族,陕西咸阳人,本科,助理工程师,研究方向:金属分析检测。
TC19钛合金名义成分为Ti-6Al-2Sn-4Zr-6Mo,属于马氏体α+β型钛合金[1]。
是美国20世纪开发的一种富β的α+β两相钛合金,是在Ti-6242合金(Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo)基础上改型而成的,这种改型合金能更充分地发挥强化效果,是一种高强度、高韧性钛合金[2]。
一直以来,国内对TC19钛合金的研究报道较少,几乎无相关的科研和生产方面的资料。
为了更好的提升实用性能,本文研究了某TC19棒材的缺陷组织及成因。
1 实验与方法1.1 实验材料客户送检样品为φ90×L TC19钛合金棒材,检测过程中发现棒材横截面低倍组织在1/2半径处有一缺陷。
1.2 实验仪器JSM-6460钨灯丝扫描电子显微镜。
ZEISS Observer.A1m 光学金相显微镜观。
Via-F 数显维氏硬度试验机。
2 实验结果与分析2.1 宏观检验棒材横截面低倍组织宏观形貌见图1,图中方框位置有一缺陷,恰好处于棒材横截面1/2R处。
图1 棒材横截面低倍组织形貌2.2 显微组织在该TC19棒材横截面缺陷处取金相高倍试样,进行金相显微组织观察,棒材横截面基体显微组织形貌见图2,缺陷显微组织形貌见图3。
金属的低倍组织缺陷分析一、原理概述金属的低倍组织缺陷检验也称为宏观检验。
它是用肉眼或不大于十倍的放大镜检查金属表面、断口或宏观组织及其缺陷的方法。
宏观检验在金属铸锭、铸造、锻打、焊接、轧制、热处理等工序中,是一种重要的常用检验方法。
这种检验方法操作简便、迅速,能反映金属宏观区域内组织和缺陷的形态和分布特点情况。
使人们能正确和全面的判断金属材料的质量,以便指导科学生产、合理使用材料。
还能为进一步进行光学金相和电子金相分析作好基础工作。
宏观检验包括低倍组织及缺陷检验(包括酸蚀、硫印、塔形车削以及无损控伤等方法)和断口分析等。
1.较典型的宏观缺陷较典型的宏观缺陷有偏析、疏松、缩孔、气泡、裂纹、低倍夹杂、粗晶环等。
(1) 偏析合金化学成分不均匀的现象叫做偏析。
根据偏析的范围大小和位置的特点,一般可以分为三种。
即晶内偏析和晶间偏析、区域偏析、比重偏析。
晶内偏析和晶间偏析如固溶体合金浇注后冷凝过程中,由于固相与液相的成分在不断的变化,因此,即使在同一个晶体内,先凝固的部分和后凝固的部分其化学成分是不相同的。
这种晶内化学成分不均匀的现象叫晶内偏析。
这种偏析常以树枝组织的形式出现,故又称为枝间偏析。
这种偏析一般通过均匀退火可以将其消除。
基于同样的原因,在固溶体合金中先后凝固的晶体间成分也不相同,这种晶体间化学成分不均匀现象叫做晶间偏析。
区域偏析在铸锭结晶过程中,由于外层的柱状晶的成长把低熔点组元、气体及某些偏析元素推向未冷却凝固的中心液相区,在固、液相之间形成与锭型外形相似形状的偏析区。
这种形态的偏析多产生在钢锭结晶过程,由于钢锭模横断面多为方形,所以一般偏析区也是方框形,故常称为方框偏析。
在酸浸试片上呈腐蚀较深的,并由暗点和空隙组成的方形框带。
这种偏析是一种下偏析,即铸锭的外层是富集高熔点组元,而铸锭心部则富集了低熔点的组元和杂质。
与正偏析相反的是反偏析。
反偏析恰与正偏析相反。
当合金的铸锭发生反偏析时,铸锭表面溶质高于合金的平均成分,中心人溶质低于合金的平均成分;有时铸锭表面富集低熔点组元和杂质,严重时可在铸锭表面形成反偏析瘤。
反偏析的形成原因,一般认为,结晶温度范围宽的合金,在凝固过程中形成粗大树枝晶时,枝晶间富溶质的金属液在凝壳的收缩压力、熔液内部释出的气体压力、液柱静压力、大气压力的作用下,沿着枝晶间的毛细管通道向外移动,到达铸锭表层,冷凝后形成反偏析。
在有色合金中Cu-Sn和Al-Cu合金是发生反偏析的典型合金。
重力偏析在合金凝固过程中,如果初生的晶体与余下的溶液之间比重差较大,这些初生晶体在溶液中便会下沉或上浮。
由此所形成的化学成分不均匀现象称为重力偏析,亦称为比重偏析。
Cu-Pb、Sn-Sb、Al-Sb等合金易于产生重力偏析。
(2) 缩孔和疏松在铸锭的头部、中部、晶界及枝晶间,常常有一些宏观和显微的收缩孔洞,统称为缩孔。
容积大而集中的缩孔称为集中缩孔;细小而分散的缩孔称为疏松。
其中出现在晶界和枝晶间的缩孔又称为显微疏松。
缩孔和疏松的形状不规则,表面不光滑,易与较圆滑的气孔相区别。
产生缩孔和疏松的直接原因,是金属液凝固时发生的凝固体收缩。
残余缩孔在金属材料的横向酸浸试片的轴心部位,易于识别。
疏松在横向酸浸试片上呈暗黑色的小点和细小的孔隙。
这是因为疏松本身就是显微孔洞,而且在这些显微孔洞的周围总是伴随着偏析,因而容易受到浸蚀。
疏松小点可能分布在试片检验面的各个部位。
根据其所在位置,可将疏松分为中心疏松和一般疏松。
(3) 气孔根据气孔在铸锭中出现的位置,可将其分为表面气孔、皮下气孔和内部气孔三类。
根据气孔的成因,又可分为析出型气孔和反应型气孔两类。
析出型气孔是由于金属在熔融状态时能溶解大量的气体,在冷凝过程中,又由于溶解度随温度的降低而急剧的下降,特别是在金属凝固时,由于气体溶解度的剧烈下降而析出大量的气体。
当金属完全凝固,气体不能逸出时,在铸锭或件内部形成了气孔。
反应型气孔是金属在凝固过程中,与模壁表面水份、涂料及润滑剂之间或金属液内部发生化学反应,因而产生的气体形成气泡,且来不及上浮逸出而形成的气孔。
气孔一般是圆形的,表面较光滑。
压力加工时气孔可被压缩,但难以压合,常常在热加工和热处理过程中产生起皮起泡现象。
(4) 裂纹大多数成分复杂或杂质总量较高或有少量非平衡共晶的合金,都有较大的裂纹倾向。
尤其是大型铸锭。
在冷却强度大的连铸条件下,产生裂纹的倾向更大。
在凝固过程中产生的裂纹称为热裂纹。
凝固后冷却过程中产生的裂纹称为冷裂纹。
热裂纹多沿晶界扩展,曲折而不规则,冷裂纹常为穿晶裂纹,多呈直线扩展。
除开铸锭裂纹外,由于热加工如轧制、锻压、热处理过程中都可能出现裂纹。
锻轧裂纹多是由于不适当的锻造或轧制操作以及加热工艺而造成的。
产生在中心部位具有龟裂特征。
有时也产生在工件边缘,这是表现为垂直于边缘呈开放开裂。
除开上述裂纹外,发纹也是钢材中易于出现的一种缺陷。
发纹是纲中气孔和夹杂在加工变形过程中沿锻轧方向被延伸所形成的细粘裂纹。
发纹是应力集中的地方,对疲劳强度有着严重的影响。
一般对制造重要机件所用钢材,都要做塔形车削发纹的检验。
对发纹的数量、大小及分布情况都有严格的限制。
塔形发纹检验是将钢材按规定车成阶梯形的试样,后用酸蚀法或磁力探伤法进行检查。
(5) 低倍夹杂在酸浸低倍试样上,有的肉眼可以看到耐火材料、炉渣及其它非金属夹杂物,这些较粗大的夹杂称为低倍夹杂。
它们在酸浸试片上以镶嵌的形式存在,并保持其固有的各种颜色,常见的有灰白色、米黄色和暗灰色等。
有些低倍夹杂在制片时可能脱落,而表面为空洞。
空洞的特点区别于气泡是它的边缘不整齐,呈海绵状。
通过低倍检验在钢坯或钢材酸浸试片上显露出的夹杂物,分为3类:(1)外来金属。
由误入钢锭模内钢水中的金属条、块、片及未来得及熔化的脱氧合金残余等所造成的。
由于被浸蚀的情况与钢不同,外来金属多呈边缘清晰、颜色与周围显著不同的几何图形,并有的在边缘上有密集的针孔;(2)外来非金属夹杂。
主要来源于未来及浮出而被凝固在钢锭中的熔渣及耐火材料。
小的非金属夹杂颗粒,一般被腐蚀掉而在试样上留下细小的圆形孔隙。
较大的非金属颗粒,特别是硅酸盐和氧化铝,常残留在试样上;(3)翻皮。
下注时钢锭模内钢流冲破上升的钢液面上的半凝固膜,并将其卷入钢中所致。
在钢坯和钢材中,翻皮可以任何形状和大小存在。
在热酸蚀横向试样上,一般呈颜色与周围不同、形状不规则的弯曲狭长条形,且其中或周边常有氧化物夹杂和气孔等存在。
(6) 流线流线是金属中的低熔点成分和带状组织偏析在轧制或挤压时伸展而形成的。
同时,铸锭的晶粒在轧制过程中也被拉长成条状。
经过再结晶加热过程能使长条形晶粒恢复成等轴晶粒,但是由于低熔点成分和带状组织伸长所形成的条纹分布仍然存在。
在钢材的纵向截面上经抛光和酸浸后,用肉眼可以看到这种条纹状的线条。
这种宏观组织称为纤维组织,又称为流线。
不能认为合理分布的流线是一种缺陷。
因为几乎所有经过轧制、挤压或锻造的金属型材、制件中都存在着流线。
但是应认识到由于这种流线的分布,会引起在性能上各向异性反映。
试验也表明:在钢中顺纤维方向切取的试样机械性能要比横纤维方向试样的高。
因此,控制流线的合理分布;了解应力与流线分布及机械性能间的关系是至为重要的。
(7) 粗晶环粗晶环是铝合金挤压制品中的主要缺陷之一。
铝合金挤压件在随后的加热时引起外层晶粒粗大,这种现象称为粗晶环。
其表征特点是:对单孔挤压棒材来说,粗大组织区呈对称环状。
多孔挤压棒材呈偏心月牙状。
粗晶环的存在会剧烈降低机械性能。
粗晶环还具有组织“遗传性”。
用有粗晶环的毛坯进行模压后,原来的粗晶区仍然保留,造成模压件之组织不匀及影响表面质量。
甚至在热处理过程中还易于引起开裂。
研究表明,形成粗晶环根本原因是挤压变形的不均匀笥所致。
2.低倍组织及缺陷浸蚀方法低倍组织浸蚀方法分为热酸浸蚀法、冷酸浸蚀法和电解腐蚀法三种。
本次实验采用冷酸浸蚀,有关酸浸蚀液成分参见附录1-1。
冷酸浸蚀操作要点如下:(1) 根据材料种类选用合适的和一定配比的浸蚀液。
(2) 试样检验面的光洁度应在7以上,酸蚀前应将检验面擦净,去除油污。
(3) 用擦蚀法时,将酸液慢慢倒在置地耐酸盆中的试样同上,然后用刷子将酸液刷匀,直至清晰显示出低倍组织和缺陷为止。
(4) 浸蚀好后,用水冲掉酸液,并用碱水中和,然后用再热水冲洗,立即吹干。
3.断口分析金属断口按其断裂方式可分为脆性断口(晶粒状断口)、韧性断口(纤维状断口)和疲劳断口。
根据其断口的形状可以研究金属的强度和零件受力破裂的原因。
脆性断口金属断裂前未经过塑性变形,有的沿晶界断裂(称为晶间断裂)有的沿晶内断裂(称为穿晶断裂),这种断口原来的晶粒未被歪曲,其大小和形状能保持焉。
晶界断裂的原因除了金属的本性以外,往往是由于金属过烧,晶界上发生氧化或杂质存在于晶界,因而降低了晶界的强度。
晶内断裂是由于晶粒本身强度不高,或在结晶过程中沿晶粒内某些晶面夹入了杂质。
断口的形状见实物。
韧性断口断裂以前发生了塑性变形。
原晶粒被歪曲(拉长或破碎),不再保持原来的大小、形状,因而不能从这些断口中研究金属内部组织。
断口的形状见实物。
疲劳断口承受交变应力的机械零件(例如轴)破裂首先由表面小裂纹开始。
由于交变应力的作用,一边摩擦一边扩大,形成了螺旋形光滑平面。
这种断口称为疲劳断口。
在断口上常常看见气孔、裂纹和疏松等缺陷。
在工厂中进行断口检验除利用破断零件自然断裂表面外,一般可用宏观检验完了的试样来制备成断口试样。
打断口的试样其锯切深度不应大于试样总厚度的1/3,锯切部位应在要求检查处。
断口上应有油污和水痕,在观察时也和低倍磨片一样,应转换试样方向和光线入射角度。