锻件的层状断口

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。

锻件的层状断口-回复锻件的层状断口是指金属材料在受到外力作用下发生断裂时，在断口上呈现出一定的层状结构。

这种断口形貌的出现，是由于在金属材料的断裂过程中，包括晶界滑移、晶粒形变、相互间的变形差异等因素所导致的。

锻件是通过对金属材料进行锻造加工，使其在高温高压下通过压制，使材料的微观结构得以优化，提高材料的力学性能和物理性质。

然而，尽管锻造加工能够在一定程度上提高材料的综合性能，但是金属材料在实际使用中仍然存在着一定的断裂风险。

而锻件的层状断口正是这种断裂风险的一种表现形式。

为了更加深入地了解锻件的层状断口，我们需要从以下几个方面进行逐步解析。

首先，理解锻造过程中的变形特点对于理解层状断口的形成起到了关键作用。

在锻造过程中，金属材料受到了巨大的力学变形，通过压制使得晶粒重新排列，结晶界得到重新的形成，从而使得金属材料的力学性能得到提高。

然而，由于金属材料内部存在着晶界滑移和晶粒的形变，这些变形在金属的断裂过程中往往变得不均匀。

这种变形差异使得材料在断裂时发生局部应力集中，从而形成层状断口。

其次，断裂的产生和传播过程对于层状断口的形成也有着重要的影响。

在金属材料的断裂过程中，断裂的产生往往开始于材料中的缺陷、夹杂物或者应力集中点。

一旦断裂开始，则裂纹会随着应力场的变化不断扩展，最终导致材料的完全断裂。

而由于金属材料内部存在着晶界和晶粒的差异，这些差异会对断裂裂纹的传播路径产生一定的影响，从而使得断裂形成呈现出层状结构。

此外，材料的化学成分和热处理对于层状断口的形成也具有一定的影响。

在锻造过程中，材料内部的化学成分会影响晶界和晶粒的形变行为，从而影响应力场的分布。

而热处理则可以通过改变材料的显微组织，使得晶界和晶粒的差异得以减小，从而减少层状断口的形成。

综上所述，锻件的层状断口是金属材料在断裂过程中的一种特殊现象，其形成受到多种因素的影响。

通过深入研究金属材料的微观结构和断裂机制，可以更好地理解锻件的层状断口形成的原理，并采取相应的措施来减少断裂风险，提高锻件的可靠性和使用寿命。

锻造缺陷一、原材料缺陷造成的锻造缺陷1. 层状断口2. 碳化物偏析：含碳量高的合金钢开坯和轧制时共晶碳化物未被打碎造成不均匀偏析。

危害：带状碳化物使工件在淬火时产生较大的变形，并沿着碳化物带状处产生裂纹。

当碳化物级别较高时，对高速钢刀具的使用寿命极为不利，级别>5级是，可造成刀具崩刃或断裂。

3. 缩管残余：钢锭冒口部分切除不净，开坯轧时将夹杂物缩松或偏析残留在钢材内部，淬火时形成裂纹。

二、落料不当造成的锻件缺陷1. 锻件端面与轴线倾斜：剪切时未压紧2. 撕裂：刀片间隙太大3. 毛刺：切料时，部分金属被带入剪刀间隙之间，产生尖锐和毛刺。

后果：造成加热时局部过烧，锻造时产生折叠和开裂。

4. 端部裂纹：剪切大断面坯料时，圆形端面变成椭圆形，材料中产生很大的内应力，引起应力裂纹。

另外，气割落料前，原材料没有预热，产生加工应力导致裂纹5. 凸芯开裂：车床下料时，棒料端面中心留有凸芯，锻造时凸芯冷却快，由于应力集中造成开裂。

三、锻造工艺不当造成的缺陷1. 过热：加热停留时间过长或加热温度过高引起材料晶粒粗大2. 过烧：过烧时，晶粒特别粗大，断口呈石状。

对碳钢，金相组织出现晶界氧化和熔化；工模具钢晶界因为熔化而出现鱼骨状莱氏体；铝合金出现晶界熔化三角区或复熔球。

3. 锻造裂纹1）加热裂纹：尺寸大的坯料快速加热造成内外温差大，热应力大造成开裂。

特征：由中心向四周辐射状扩展，多产生于高合金材料2）心部开裂：常在坯料的头部，开裂深度与加热和锻造有关，有事贯穿整个坯料。

原因：加热时保温不足，坯料未热透，外部温度高，塑性好，变形大，内部温度低变形小，内外产生不均匀变形3）材质缺陷开裂：锻造时在缩孔夹渣碳化物偏析等材料缺陷处形成锻造裂纹4. 脱碳和增碳1）脱碳：钢材表面在高温下，碳被氧化发生脱碳，使表层组织含碳量下降，硬度下降，强度下降，脱碳层的深度与钢的成分、炉内气氛、温度有关。

通常高碳钢易氧化脱碳，氧化性气氛中易脱碳。

锻件缺陷的标准根据不同的标准和分类方式有所不同。

根据ASTM E54标准，锻件缺陷主要分为10类，包括表面划痕、内凹、外凸、斑点、杂质、裂纹、孔洞、氧化皮、热损伤和其他。

其中，裂纹又可分为表面裂纹和层状断口缺陷，层状断口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，使钢材呈现出带状组织。

非金属夹杂物主要是熔炼或浇铸的钢水冷却过程中由于成分之间或金属与炉气、容器之间的化学反应形成的。

对于不同类型的锻件，也存在一些具体的缺陷标准。

例如，在折弯和卷板锻件中，存在折叠和分层缺陷。

折叠指的是金属材料在弯曲或扭转时，由于金属流动不均匀而产生的折缝。

分层指的是金属材料在弯曲或扭转时，由于金属流动不均匀而产生的层状分离。

这些缺陷的存在会影响锻件的质量和使用性能。

此外，对于碳化物偏析等缺陷，也存在一些标准。

碳化物偏析经常出现在含碳高的合金钢中，例如高速钢。

这种缺陷的存在会影响材料的力学性能和切削加工性能。

总之，对于不同类型的锻件和不同的缺陷类型，都存在一些具体的标准和分类方式。

这些标准和分类方式可以用来评估锻件的质量和使用性能，并指导生产过程中的质量控制和工艺改进。

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。

锻件的层状断口-回复什么是锻件的层状断口？锻件的层状断口是在金属锻造过程中产生的一种特殊的断口形貌。

通常情况下，金属经过锻造过程后，常常会呈现出一种层状的结构形态。

这种结构形态是由于金属在不同方向上的应力分布不均所导致的。

当金属受到外力作用时，会经历塑性变形，而不同方向上的应力分布则会导致这种层状结构的形成。

金属的层状结构是由多个层片状的金属晶粒组成的，这些晶粒之间常常会存在一定的间隙或裂纹。

这也是层状断口形成的主要原因之一。

在金属锻造过程中，金属在受到外力作用时，会经历塑性变形和流动。

当金属内部存在缺陷或晶粒边界处出现滑移时，金属会沿晶界或缺陷处发生断裂。

而这种断裂常常会呈现出一种层状的形态。

金属锻造过程中的层状断口具有以下特点：1. 层状结构：金属的层状断口呈现出多个层片状的结构形态，这些层片之间常常会存在一定的空隙或裂纹。

2. 断裂沿晶界或缺陷处发生：金属的层状断口是由金属内部的缺陷或晶界处的滑移引起的断裂。

这种断裂往往是在金属内部的某个特定区域发生的。

3. 反映金属内部力学性能：金属的层状断口可以反映金属内部的力学性能。

通过观察层状断口的形态和特征，可以了解金属的塑性变形和断裂性能。

4. 与金属的锻造工艺有关：金属的层状断口与金属的锻造工艺密切相关。

不同的锻造工艺会导致不同形态和特征的层状断口。

通过观察金属的层状断口，可以获得关于金属的结构和力学性能的信息。

而这些信息对于锻造工艺的优化和产品质量的控制具有重要意义。

因此，准确理解和分析金属的层状断口是金属锻造研究的重要内容之一。

总结：金属的层状断口是金属锻造过程中产生的一种特殊的断口形貌。

它是由金属内部的缺陷或晶界处的滑移引起的断裂形态，呈现出多个层片状的结构。

通过观察层状断口的形态和特征，可以了解金属的塑性变形和断裂性能。

金属的层状断口与金属的锻造工艺密切相关，通过分析层状断口可以获得关于金属结构和力学性能的信息，对于锻造工艺的优化和产品质量的控制具有重要意义。

大型锻件中常见的缺陷与对策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。

锻造件缺陷是指锻造过程中锻件上产生的外在的和内在的质量不合要求的各种毛病。

锻件缺陷如按其表现形式来区分，可分为：外部的、内部的和性能的三种。

外部缺陷如几何尺寸和形状不符合要求。

表面裂纹、折叠、缺肉、错差、模锻不足、表面麻坑、表面气泡和橘皮状表面等。

这类缺陷显露在锻件的外表面上，比较容易发现或观察到。

内部缺陷又可分为低倍缺陷和显微缺陷两类。

前者如内裂、缩孔、疏松、白点、锻造流纹紊乱、偏析、粗晶、石状断口、异金属夹杂等；后者如脱碳、增碳、带状组织。

铸造组织残留和碳化物偏析级别不符合要求等。

内部缺陷存在于锻件的内部，原因复杂，不易辨认，常常给生产造成较大的困难。

反映在性能方面的缺陷，如室温强度、塑性、韧性或疲劳性能等不合格；或者高温瞬时强度，持久强度、持久塑性、蠕变强度不符合要求等。

性能方面的缺陷，只有在进行了性能试验之后，才能确切知道。

值得注意的是内外部和性能方面的缺陷这三者之间，常常有不可分割的联系。

例如过热和过烧表现于外部常为裂纹的形式：表现于内部则为晶粒粗大或脱碳，表现在性能方面则为塑性和韧性的降低。

因此，为了准确确定锻件缺陷的原因，除了必须辨明它们的形态和特征之外，还应注意找出它们之间的内在联系。

锻造过程产生的缺陷和热处理过程产生的缺陷。

按照锻造过程中各工序的顺序，还可将锻造过程中产生的缺陷，细分为以下几类：由下料产生的缺陷；由加热产生的缺陷：由锻造产生的缺陷：由冷却产生的缺陷和由清理产生的缺陷等。

不同工序可以产生不同形式的缺陷，但是，同一种形式的缺陷也可以来自不同的工序。

由于产生锻件缺陷的原因往往与原材料生产过程和锻后热处理有关，因此在分析锻件缺陷产生的原因时，不要孤立地来进行。

层状撕裂断口及其形成机理一、层状撕裂断口的定义层状撕裂断口是指材料在拉伸或剪切载荷作用下，出现沿其断面呈现出层状剥离的现象。

这种断口通常表现为多个平行的层状裂纹，断面呈现出明显的层状结构。

二、层状撕裂断口的形成机理层状撕裂断口的形成机理主要涉及以下几个方面：1.剪切力的作用：当材料受到剪切力作用时，材料内部的层状结构容易发生滑动，从而引发层状裂纹的形成。

这种情况通常发生在具有层状结构的复合材料中，比如纤维增强复合材料。

2.拉伸载荷的作用：在拉伸载荷作用下，材料内部的层状结构会受到拉伸力的拉伸和撕裂，从而导致层状裂纹的形成。

这种情况通常发生在纤维增强塑料等材料中。

3.界面强度的影响：层状撕裂断口的形成还与界面强度有关。

当材料内部的界面强度较低时，容易发生层状裂纹的形成。

而当界面强度较高时，层状撕裂断口的形成则相对困难。

4.材料的结构和性能：不同材料的结构和性能差异也会影响层状撕裂断口的形成。

例如，纤维增强塑料中纤维的分布和排列方式，以及塑料基体的性能等因素都会对层状撕裂断口的形成产生影响。

三、层状撕裂断口的实际应用层状撕裂断口在实际应用中具有重要意义，主要体现在以下几个方面：1.材料性能评估：通过观察层状撕裂断口的形貌特征，可以评估材料的韧性、强度和断裂机制等性能指标。

这对于材料的选用和设计具有重要意义。

2.故障分析：层状撕裂断口的形貌特征可以提供有关材料的断裂原因和机理的重要线索，从而有助于进行故障分析和失效预测。

3.材料改进：通过对层状撕裂断口的分析研究，可以为材料的改进和优化提供指导。

例如，通过改变材料的结构和处理工艺，可以减少层状撕裂断口的形成，提高材料的韧性和强度。

4.产品质量控制：层状撕裂断口的形貌特征还可以用于产品质量的控制。

通过对层状撕裂断口的观察和分析，可以判断产品是否存在材料缺陷和工艺问题等。

层状撕裂断口是材料在拉伸或剪切载荷作用下出现的一种断口形貌，其形成机理主要与剪切力、拉伸载荷、界面强度以及材料的结构和性能等因素有关。

锻造技术知识的最全汇总，建议收藏展开全文锻造在中国有着悠久的历史，它是以手工作坊的生产方式延续下来的。

大概是在20世纪初。

它才逐渐以机械工业化的生产方式出现在铁路、兵工、造船等行业中。

这种转变的主要标志就是使用了锻造能力强大的机器。

图1 锻造在汽车制造过程中，广泛地采用锻造的加工方法。

随着科技的进步，对工件精度要求的不断提高，具有高效率、低成本、低能耗、高质量等优点的精密锻造技术得到越来越广泛的应用。

依据金属塑性成形时的变形温度不同，精密冷锻成形可分为冷锻成形、温度成形、亚热锻成形、热精锻成形等，生产的汽车零部件包括：汽车离合器接合齿圈、汽车变速器的输入轴零件、轴承圈、汽车等速万向节滑套系列产品、汽车差速器齿轮、汽车前轴等。

图2 常见的汽车锻造件一、锻造的定义和分类1、锻造的定义锻造是一种利用锻压机械对金属坯料施加压力，使其产生塑性变形以获得具有一定机械性能、一定形状和尺寸锻件的加工方法，锻压（锻造与冲压）的两大组成部分之一。

通过锻造能消除金属在冶炼过程中产生的铸态疏松等缺陷，优化微观组织结构，同时由于保存了完整的金属流线，锻件的机械性能一般优于同样材料的铸件。

相关机械中负载高、工作条件严峻的重要零件，除形状较简单的可用轧制的板材、型材或焊接件外，多采用锻件。

2、锻造的分类按照生产工具不同，可以将锻造技术分成自由锻造，模块锻造，碾环和特种锻造。

自由锻：指用简单的通用性工具，或在锻造设备的上、下砧铁之间直接对坯料施加外力，使坯料产生变形而获得所需的几何形状及内部质量的锻件的加工方法。

模锻：指金属坯料在具有一定形状的锻模膛内受压变形而获得锻件。

模锻可分为热模锻、温锻和冷锻。

温锻和冷锻是模锻的未来发展方向，也代表了锻造技术水平的高低。

碾环：指通过专用设备碾环机生产不同直径的环形零件，也用来生产汽车轮毂、火车车轮等轮形零件。

特种锻造：包括辊锻、楔横轧、径向锻造、液态模锻等锻造方式，这些方式都比较适用于生产某些特殊形状的零件。

锻造常见缺陷锻造缺陷及分析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。

再加上在锻造过程中锻造工艺的不当，最终导致锻件中含有缺陷。

以下简单介绍一些锻件中常见的缺陷。

1.由于原材料的缺陷造成的锻件缺陷通常有：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。

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。

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。

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。

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。

断口的宏观形貌、微观形态及断裂机理按断裂的途径，断口可分为穿晶断裂和沿晶断裂两大类。

穿晶断裂又分为穿晶韧性断裂和穿晶解理断裂（其中包括准解理断裂）。

沿晶断裂也分为沿晶韧性断裂和沿晶脆性断裂。

下面分别加以讨论。

1.穿晶断口（1）穿晶韧窝型断口断裂穿过晶粒内部，由大量韧窝的成核、扩展、连接而形成的一种断口。

宏观形貌：在拉伸试验情况下，总是先塑性变形，引起缩颈，然后在缩颈部位裂纹沿与外力垂直的方向扩展，到一定程度后失稳，沿与外力成45°方向快速发展至断裂。

众所周知，这种断口称为杯锥状断口。

断口表面粗糙不平，无金属光泽，故又称为纤维状断口。

微观形态：在电子显微镜和扫描电镜下观察，断口通常是由大量韧窝连接而成的。

每个韧窝的底部往往存在着第二相（包括非金属夹杂）质点。

第二相质点的尺寸远小于韧窝的尺寸。

韧窝形成的原因一般有两种形成情况：1）韧窝底部有第二相质点的情况。

由于第二相质点与基体的力学性能不同（另外，还有第二相质点与基体的结合能力、热膨胀系数、第二相质点本身的大小、形状等的影响），所以在塑性变形过程中沿第二相质点边界（或穿过第二相质点）易形成微孔裂纹的核心。

在应力作用下，这些微孔裂纹的核心逐渐长大，并随着塑性变形的增加，显微孔坑之间的连接部分逐渐变薄，直至最后断裂。

图3-41是微孔穿过第二相质点的示意图。

若微孔沿第二相点边界成核、扩展形成韧窝型裂纹后，则第二相质点留在韧窝的某一侧。

2）在韧窝的底部没有第二相质点存在的情况。

韧窝的形成是由于材料中原来有显微孔穴或者是由于塑性变形而形成的显微孔穴，这些显微孔穴随塑性变形的增大而不断扩展和相互连接，直至断裂。

这种韧窝的形成往往需要进行很大的塑性变形后才能够实现。

因此，在这类断口上往往只有少量的韧窝或少量变形状韧窝，有的甚至经很大的塑性变形后仍见不到韧窝。

当变形不大时，断口呈波纹状或蛇形花样，而当变形很大时，则为无特征的平面。

韧窝的形状与应力状态有较大关系。

山西中信重工集团有限公司Shanxi zhongxin Heavy Industry Group Co., Ltd. w w w.sx z x z g.c o m锻件材料的韧性断裂由于在塑性成形过程中，金属表面或内部常会出现裂纹，甚至导致工件断裂或者报废，故研究开裂现象的物理实质与影响开裂的各种因素，对进一步改善金属的塑性变形性能与防止工件开裂是十分必要的。

断裂可以从很多角度来分类，从宏观现象上看，就其断裂前的变形量大小来讲，大致可分为脆性断裂与韧性断裂。

脆性断裂在断裂前无塑性变形或只有微小塑性变形，断口比较平齐，略带光泽;而韧性断裂在断裂前经过了显著的塑性变形，断口呈纤维状，灰暗无光。

本章所研究的材料42CrMo钢，其断裂形式为韧性断裂，故以下若无特殊说明均指韧性断裂。

金属的韧性断裂一般是指金属材料在外部载荷作用下经过剧烈塑性变形内部产生微缺陷，如微裂纹和微空洞等，而后这些微空洞会形核、长大、汇聚并导致材料的逐步劣化，当达到一定程度的应变后最终导致材料发生宏观断裂。

其主要特征是发生了明显的宏观塑性变形，如容器的过量鼓胀、工件的过度伸长或弯曲等，断口尺寸较原始尺寸也有较大变化。

大多数晶体金属拉伸实验的韧性断裂有三个明显的阶段，首先工件出现明显的“颈缩”现象，然后在“颈缩”区域产生微小分散的空洞，由于应变的增大微空洞开始长大聚合并逐渐发展为裂纹，裂纹沿剪切面扩展至工件表面，最终导致工件断裂。

目前，虽然韧性断裂形式在塑性加工中比较常见，但是相关理论还有待完善。

在金属材料的塑性变形过程中，由于加工方式与工艺参数不同，会导致材料发生不同形式的韧性断裂。

一般常见的韧性断裂均具有如下几个特征:在工件开裂之前由于经历了较大的塑性变形，因此整个断裂过程是一种能量吸收过程，需要消耗较高的能量;在微空洞及微裂纹长大与聚合过程中，会有新的空洞产生与长大，故韧性断裂一般表现为多处断裂;随着应变量的增加，空洞与裂纹不断生成并聚合，但是当变形量不再增加时，裂纹的扩展会立即停止。

钢材断口的分类及各种缺陷形态的识别钢材断口的分类及各种缺陷形态的识别按照《钢材断口检验法》（GB/T1814-1979），该标准适用于结构钢，滚珠（轴承）钢，工具钢及弹簧钢的热轧、锻造、冷拉条钢和钢坯。

其它钢类要求作断口检验时可参照该标准。

1．纤维状断口纤维状断口又称韧性断口。

此类断口呈纤维状，无金属光泽，颜色发暗，看不到结晶颗粒，断口边缘常常有明显的塑性变形。

出现这种纤维状断口形貌，表明钢材具有较好的塑性和韧性。

2．结晶状断口此种断口常出现于热轧或退火的钢材中，断面平齐，呈银灰色，具有强烈的金属光泽，有明显的结晶颗粒。

此种断口说明在折断时未发生明显的塑性变形，属脆性断口。

3．层状断口其特征是：在纵向断口上，沿热加工方向呈现出无金属光泽的，凹凸不平的、层次起伏的条带，条带中伴有白亮或灰色线条。

这种缺陷类似于劈裂的木纹状。

4．白点断口白点断口上呈圆形或椭圆形的银白色亮点，斑点区域内的晶粒一般要比基体晶粒粗。

白点有时也会呈鸭嘴形裂口，其尺寸变化较大，可由几毫米到几十毫米，有时达100mm以上，白点缺陷一般分布于偏析区，白点有时也会沿加工变形方向分布。

白点缺陷是钢中氢和内应力共同作用所造成的。

它属于破坏金属连续性的缺陷。

具有白点缺陷的钢材延伸率很低，其断面收缩率和冲击韧性降低更显著。

有白点缺陷的钢件在热处理时往往容易形成淬火裂纹，有时开裂。

因此，白点缺陷在钢中是不允许存在的。

5．缩孔残余断口缩孔残余断口在纵向的轴心区，呈非结晶结构的条带和疏松带，有时其上伴有非金属夹杂物或夹渣，淬火后试样沿着条带往往有氧化色。

这种缺陷一般产生在钢锭头部的轴心区，主要由于钢锭在凝固时补缩不均或热加工时切头过少等原因所致。

它有时会在一定长度的钢材中贯穿存在。

它属于破坏金属连续性的缺陷。

6．气泡断口气泡断口的特征是：沿热加工方向呈内壁光滑、非结晶的细长条带。

气泡断口分皮下气泡断口和内部气泡断口两类。

钢中气泡主要由于钢液中气体含量过多、浇铸系统潮湿、钢锭有锈等原因所致。