第三节 夹杂物和化学成分偏析的检验
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夹杂物的研究方法归纳夹杂物鉴定技术,可分为两类。
第一类是在位鉴定检查。
在位鉴定检查是在夹杂物和钢的基体不分离的情况下进行检查,它可分为宏观在位检查和微观在位检查。
宏观在位检查有:低倍酸浸、硫印、X光透射、超声波检查等。
这些方法可以确定夹杂物(或缺陷)在钢材或工件中的位置、尺寸和分布。
根据这些检查的结果可以评价工艺因素对钢清洁度的影响,可以发现肉眼难于发现的夹杂物缺陷,避免继续加工或投入使用,造成不应有的损害和损失。
但是宏观在位检查往往不能确定夹杂物的类型和组成。
微观在位检查弥补了这方面的不足。
微观在位检查是用显微镜鉴定钢中的缺陷或夹杂物。
显微镜鉴定法已有很长的历史,用显微镜可检查夹杂物的光学特征,如透明度、色泽、偏光效应、耐磨性和耐侵蚀性等。
人们根据这些特征来推断夹杂物的类型和组成。
但是,由于它不是直接分析,即使是有经验的内行也难免有时误判。
近些年来随着X光显微镜分析技术的发展,使微观在位分析产生了飞跃。
只要镜下观察到的夹杂物,就比较容易确定其元素组成,根据元素组成又可推断夹杂物的矿物结构。
另一类鉴定方法是移位检查鉴定。
在位检查鉴定有很多优点,生产上应用很广,但在位鉴定不能确定夹杂物的平均组成。
夹杂物的移位鉴定弥补了这方面的不足。
常用的移位分析法有酸法、卤素法、电解法等,其中尤其是以电解法最为安全方便,便于分析夹杂物类型、粒度和组成。
移位鉴定分析可以避免基体对分析的干扰;但处理不当时,会损害夹杂物形貌。
下面就夹杂物的检测方法作以介绍。
1.金相观察金相显微镜是研究钢中非金属夹杂物的重要工具,是发展历史最长,应用最广的一种检测方法。
在20世纪50、60年代已经发表过专著[16]。
近几十年来,虽然现代物理冶金的研究工具有了飞跃的发展,但由于金相显微镜具有操作简便、造价低廉、功能多等特点,它不仅能够鉴别夹杂物的类型、形状、大小和分布,并可研究夹杂物与材料性能之间的定量关系,所以传统的金相技术至今仍被广泛应用。
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。
宝钢钢帘线盘条的技术进步来源:东北特钢摘要简述了国内钢帘线盘条市场需求和宝钢股份公司钢帘线盘条生产的技术特点,从夹杂物、化学成分偏析、有害残余元素和力学性能等四个方面比较了转炉模铸坯、电炉连铸坯生产生钢帘线盘条的质量差异,进行了宝钢与进口钢帘线钢坯、盘条质量的对比分析,介绍了国外同行钢帘线盘条的生产情况、工艺路线及盘条生产钢帘线的规格范围。
关键字钢帘线盘条子午线轮胎夹杂物前言根据钢帘线盘条用户的订货需求和宝钢股份公司实际生产的钢帘线盘条情况,宝钢股份公司现在生产的钢帘线盘条量远远满足不了国内用户的需求,且距离宝钢股份公司当初建设高线轧机生产21万t钢帘线盘条的目标相差甚远。
在分析现状的基础上,明确了宝钢股份公司钢帘线盘条技术进步的方向。
1 国内钢帘线市场情况资料表明,到2005年,国内轮胎产量达到12 500万套,仅次于美国和日本,其中子午线轮胎产量为5 600万套,轮胎子午化率有23%提高到45%以上,轮胎消费钢帘线33.15万t;到2010年,整个汽车业要实现75%以上的轮胎子午化,轮胎生产约需钢帘线55.41万t。
未来十年内轮胎钢帘线平均用量呈逐渐上升趋势,潜在的市场十分巨大。
我国钢帘线产能已大大超过国内钢帘线市场的需求量。
从国际市场看,国外发达国家的轮胎子午化率在90%以上,其中载重子午胎为75%,轿车子午胎为100%。
目前全世界每年对子午胎钢帘线的需求以3%~4%左右的速度递增,发达国家的子午胎将逐步达到100%,发展中国家的子午胎所占的比例也将不断提高,国际市场需求量将很大,而我国生产的钢帘线在价格等方面有很大的竞争力,国际市场前景乐观。
根据行业内人士预计,2010年国内钢帘线产量将达到80万t左右。
我国2008年轮胎子午化率为75%,2010年预计为85%。
2 近几年宝钢钢帘线盘条生产情况宝钢第一轮研发生产轮胎帘线专用钢起始于1987年,由宝钢300 t顶吹转炉冶炼+RH真空精炼,模铸钢锭初轧开坯轧成100 mm×100 mm方坯供马尾中钢公司高速线材轧机轧成φ5.5 mm盘条,由上海钢丝厂拉拔成φ0.147 mm单丝。
钛合金冶金缺陷实例分析张利军;何春艳;薛祥义;常辉;刘娣【摘要】对在工程实践中遇到的部分钛合金冶金缺陷实例进行了总结分析,并提出了相应的预防解决措施.实例分析结果表明:钛合金冶金缺陷形式主要有硬α缺陷、夹杂物、偏析、孔洞等,这些冶金缺陷主要是在钛合金的真空自耗熔炼过程中形成并遗传下的,且基本上可以通过提高原材料品质和改进熔炼工艺加以控制或消除.【期刊名称】《理化检验-物理分册》【年(卷),期】2013(049)012【总页数】5页(P819-822,826)【关键词】钛合金;冶金缺陷;夹杂物;偏析;孔洞【作者】张利军;何春艳;薛祥义;常辉;刘娣【作者单位】西安西工大超晶科技发展有限责任公司,西安 710016;西部钛业有限责任公司质量管理部,西安 710016;西安西工大超晶科技发展有限责任公司,西安710016;西北工业大学凝固技术国家重点实验室,西安 710072;西安西工大超晶科技发展有限责任公司,西安 710016;西北工业大学凝固技术国家重点实验室,西安710072;西安西工大超晶科技发展有限责任公司,西安 710016【正文语种】中文【中图分类】TG146.2+3钛合金由于具有密度低、比强高、耐高温、抗腐蚀等优异的综合性能,成为当代飞机和发动机的主要结构材料之一。
随着钛合金产品在航空航天等尖端国防工业中的大量应用,其产品冶金质量问题也日益引起业界人士的广泛关注,为了保证航空航天器的飞行安全,钛合金的冶金质量显得越来越重要[1]。
钛合金产品在出入厂的无损检测、金相检测以及加工使用过程中经常会发现一些超标的冶金缺陷,这些冶金缺陷给钛合金产品的正常使用带来潜在隐患,同时给生产及使用厂家造成大量成本的浪费,所以研究分析各种冶金缺陷的形成机理并采取有效的预防措施具有重要意义。
为此,笔者对日常生产过程中遇到的一些钛合金冶金缺陷实例进行了总结分析,并有针对性的提出了预防解决措施。
1 偏析特征及形成原因分析1.1 硬α缺陷某批次TC11钛合金棒材在锯切下料过程中,发现其锯切面上存在团状区域性裂纹及不规则的孔洞缺陷,该批次TC11钛合金锻棒所使用铸锭为经过3次真空自耗电弧炉熔炼(VAR)生产的2 000kg级别铸锭。
夹杂物,即相对于基体而言,属于杂质,外来物;析出物,即从基体中析出的,属于内在物。
从化学成分上讲,夹杂物的成分和基体不一样,属于杂质;而析出物的成分和基体相同,只是相关元素的比例不同赞同第一句。
析出物也不是内部的,是游离元素在晶界聚集。
一般说来,我们把夹杂物的化学成分将其分为两类:1 氧化物类夹杂物又分为:①简单氧化物如FeO、MnO、Cr2O3、Al2O3、SiO2以及钛、钒、铌的氧化物等。
②复杂氧化物其中尖晶石类夹杂物用化学式AO·B2O3表示(化学式中A表示二价金属,如镁、锰、铁等;B表示三价金属,如铁、铬、铝等)。
这类化合物具有尖晶石MgO·Al2O3型结构,由此而得名。
尖晶石类夹杂物为一大类氧化物,如MnO·Al2O3、MnO·Cr2O3、MnO·Fe2O3、FeO·Al2O3、FeO·Cr2O3、FeO·Fe2O3(Fe3O4)、MgO·Al2O3、MgO·Cr2O3、MgO·Fe2O3等。
这些化合物都有一个相当宽的成分可变范围;实际遇到的尖晶石类夹杂物往往是多成分的。
此类氧化物在工业用钢中比较常见。
钙的铝酸盐如CaO·Al2O3、CaO·2Al2O3也属于复杂氧化物。
但它们不具有尖晶石型结构,所以,不属于尖晶石型氧化物。
③硅酸盐及硅酸盐玻璃通用化学式可写成ιFeO·mnO·nAl2O3·pSiO2。
它们一般具有多成分形式。
既可以是单相,也可以是多相。
单相情况下,一般呈玻璃态。
随脱氧情况的不同出现各式各样的硅酸盐如铁硅酸盐、铁锰硅酸盐、铁锰铝硅酸盐等。
2 硫化物夹杂主要是FeS、MnS;此外,根据情况不同,可能出现CaS、TiS、稀土硫化物等。
根据钢液的成分特别是钢液的脱氧程度,所形成的硫化物在铸态情况下具有不同形态:Ⅰ类是复合形式出现的硫化物(氧硫化物),Ⅱ类是借共晶反应形成的硫化物,Ⅲ类是具有几何外形、任意分布的硫化物(图3)。
钢中非金属夹杂物成分偏析
如果结晶过程冷却速度较快,液体和固体成分来不及均匀,除晶粒细小外,固体中的成分会出现不均匀,树枝晶中成分也不均匀,产生晶内偏析(也称枝晶偏析)
首先建议你先检验下你原料,再确认你的产品是否是锻件。
在现在化炼钢设备中很少出现偏析这个问题,可能你们采购的原料是小钢厂的问题。
偏析分为三种:1.晶内偏析,该情况取决于浇铸时的冷却速度,偏析元素扩散能力和固相线倾斜度等.可以通过退火将偏析消除;2.区域性偏析:在较大范围内化学成分不均匀的现象,退火无法将该情况消除,这种偏析与浇温、浇速等有关;3.比重偏析:合金凝固时析出的初晶与余下的液体存在较大的比重差,最终导致材料出现分层、化学成分不均匀的情况。
可采用降低浇温加大冷却速度,加入微量元素形成比重适当等。