钢材缺陷及成因培训教材.docVIP

第一章 钢的基本知识 碳组成的合金，不同成分的碳钢和铸铁，组织和性能也不相同。在研究和使用钢铁材料、制定其热加工和热处理工艺以及分析工艺废品的原因时，都需要应用铁碳相图。 碳原子溶于α铁形成的固溶体称为铁素体，溶于γ铁形成的固溶体称为奥氏体。碳含量超过溶解度后，剩余的碳可能有两种存在方式：渗碳体Fe3C或石墨。在通常情况下，铁碳合金是按Fe-Fe3C系进行转变，但Fe3C实际上是一个亚稳定相，在一定条件下可以分解为铁固溶体和石墨，因此Fe-石墨系是更稳定的状态。按照这样情况，铁碳相图常表示为Fe-Fe3C和Fe-石墨的双重相图。 通常按有无共晶转变来区分碳钢和铸铁，即含碳量小于2.11%为碳钢，大于2.11%为铸铁。按Fe-Fe3C系结晶的铸铁，称为白口铸铁。 根据组织特征，将铁碳合金按含碳量划分为七种类型： ①工业纯铁，＜0.0218%C； ②共析钢，0.77%C； ③亚共析钢，0.0218～0.77%C； ④过共析钢，0.77～2.11%C； ⑤共晶白口铸铁，4.30%C； ⑥亚共晶白口铸铁，2.11～4.30%C ⑦过共晶白口铸铁，4.30～6.69%C 珠光体中的渗碳体称为共析渗碳体。它经适当的退火处理后也可呈球粒状分布在铁素体的基体上，称为球状（或粒状）珠光体。 铁碳合金的室温平衡组织均由铁素体和渗碳体两相组成，其中铁素体是软韧的相，而渗碳体是硬脆相。钢中珠光体对其性能有很大的影响。珠光体由铁素体和渗碳体组成，由于渗碳体以细片状分散地分布在软韧的铁素体基体上，起了强化作用，因此珠光体有较高的强度和硬度，但塑性较差。珠光体内的层片越细，强度越高；如果其中的渗碳体球化，则强度下降，但塑性与韧性提高。 亚共析钢随着含碳量的增加，珠光体的数量逐渐增多，因而强度、硬度上升，塑性与韧性下降。当含碳量为0.77%时，钢的组织全为珠光体，故此时钢的性能就是珠光体本身的性能。过共析钢除珠光体外，还出现了二次渗碳体，故其性能要受到二次渗碳体的影响。若含碳量不超过1%，由于在晶界上析出二次渗碳体一般还不连成网状，故对性能的影响不大。当含碳量大于1%以后，因二次渗碳体的数量增多而呈连续网状分布，则使钢具有很大的脆性，塑性很低，σb也随之降低。 第二章 连铸钢方坯低倍组织缺陷 1．中心疏松 形貌特征：酸蚀试片面上集中在中心部位的空隙和暗点。 产生原因：钢坯凝固时体积收缩引起的组织疏松及钢坯中心部位因最后凝固，气体析集和夹杂物聚集较为严重所致。 评定原则：以试片暗点和空隙的数量、大小及密集程度评定。共划分为4级。 2．中心偏析 形貌特征：在酸蚀试扯的中心部位呈现文化馆较深的暗斑。 产生原因：钢液在凝固过程中，由于结晶规律的影响及钢坯中心部位冷却较慢，造成心部的成分偏析。 评定原则：根据中心部位组织文化馆较深的暗斑大小评定。共划分为4级。 3．缩孔 形貌特征：在试片的中心部位呈不规则的空洞。 产生原因：钢液在凝固时发生体积集中收缩而产生的。 评定原则：以空洞大小评定。共划分为4级。 4．角部裂纹 形貌特征：在试片的角部，距表面有一定浓度并与表面垂直，裂纹严重时沿对角线向内部扩展。 产生原因：由于铸坯角部的侧面凹陷及严重脱方，使局部受到应力作用而形成的。 评定原则：以裂纹的数量、尺寸以及距表面距离评定。共划分为4级。 5．边部裂纹 形貌特征：在试片的边部，等轴晶和柱状晶的交界处产生并沿柱状晶向内部扩展。 产生原因：发生鼓肚的铸坯，通过导辊矫直变形引起的。 评定原则：以裂纹的数量及尺寸评定。共划分为4级。 6．中间裂纹 形貌特征：在柱状晶区域内产生并沿柱状晶扩展。这种裂纹一般垂直于铸坯的两个侧面，严重时试片中心点的上下左右四个方向同时存在。 产生原因：铸坯通过喷水区时，由于强制冷却不良及随后铸坯表面的回热而产生的热应力引起的。 评定原则：以裂纹的数量及尺寸评定。共划分为4级。 7．中心裂纹 形貌特征：裂纹在靠近中心部位的柱状晶区域内产生并垂直铸坯的弧面，一般在上弧面产生，严重时可穿过中心。 产生原因：由于铸速过高，铸坯在液芯状态下矫直时，因压力过大而引起的。 评定原则：以裂纹的数量及尺寸评定。共划分为4级。 8．皮下气泡 形貌特征：在试片的皮下呈分散或成簇分布的细长裂缝或椭圆形气泡，裂缝垂直于钢坯表面。 产生原因：由于钢液脱氧不良或各个环节不干燥而造成的。 评定原则：以气泡离表面距离和长度及数量评定。共划分为4级。 9．非金属夹杂物 形貌特征：试片上呈不同形状和不同颜色的非金属颗粒或文化馆后非金属夹杂剥落后的孔隙。一般位于上弧皮下边长的四分之一处。 产生原因：冶炼过程中的脱氧产物以及钢水二次氰化等形成的夹杂物进入结晶器后上浮分离较困难所致。 评定原则：以夹杂物的数量及尺寸大小评定大颗粒夹杂不允许存在。共划分为4级。 以上各类缺陷以肉眼可见为限，根