钢的缺陷金相组织.ppt

钢的缺陷金相组织   一、概述 由于钢锭或铸坯在凝固时选择结晶的结果，使得钢材在冶炼、轧制、热加工过程中，易形成各种组织缺陷。 钢的组织缺陷是指需利用金相显微镜析验才能判别的显微组织缺陷，它和宏观分析的不同之处在于放大倍数（宏观，肉眼或20倍以下；微观，50~1000倍），首先简介一下金相试样的制备过程，然后简略的介绍一下钢中常见的几种组织缺陷，如：带状组织，带状碳化物，网状碳化物，碳化物液析，钢中的非金属夹杂物，过热，过烧组织等。正确判断钢中的各种组织缺陷，以及形成原因，和为防止或消除这些组织缺陷应采取的措施是十分重要的工作。 二、金相试样的制备 由于金属对一般的光线是不透明的，所以显微分析要用经过特殊制备的试样，利用反射光线在显微镜下观察。 1、取样 取样的部位及磨面要根据被检验钢材的特点，加工工艺及研究的目的而进行选择。所取的试样必须有代表性，能充分代表被检验金属材料的组织特点。如：钢中非金属夹杂物含量，不仅各炉之间不同，同一炉的不同钢锭之间也不同，而且相同钢锭不同部位也不相同。所以在一批钢中应适当选择足够数量有代表性的试样。如：GB10561-2005标准规定取样方法： ——直径或边长大于40mm的钢棒或钢坯，检验面为钢材外表面到中心的中间位置的部分径向界面。（图1） ——直径或边长大于25mm，小于或等于400mm的钢棒或钢坯，检验面为通过直径的界面的一半（由试样中心到边缘）（图2） ——直径或边长小于或等于25mm的圆棒，检验面通过直径的整个界面，其长度应保证得到约200mm2的检验面积（图3） 如果观察材料的变形程度，晶粒拉长的程度和带状组织等，应平行于轧制方向上截取纵向试样。而观察氧化脱碳和表面渗碳处理的组织，则磨面应该在横截面上。 2、磨样 试样截取之后先粗磨，一般用砂轮磨平，注意用水冷却，防止温度过高组织发生变化。 细磨是为了消除粗磨时留下的磨痕，为抛光工序作准备。 抛光的目的是为了消除试样细磨留下的细磨痕，获得光亮无痕的镜面。 3、试样磨面的侵蚀 除观察试样中的缺面（裂纹、气孔等）和非金属夹杂物的数量、大小、形状和分布外，一般都要用化学、物理等方法进行组织显示才能观察。一般利用化学侵蚀，它是通过化学或化学作用显示金属的组织。 纯金属及单相金属的侵蚀是一个化学溶解过程，由于晶界上原子排列的规律性差，具有较高的自由能，所以晶界处较易侵蚀呈凹陷。若侵蚀较浅，由于垂直光线在晶界上的反射作用，在显微镜下可显示出纯金属或固溶体的多面体晶粒。若侵蚀较深，则在显微镜下可显示出明暗不一的晶粒，这是由于晶粒的位向不同，溶解度亦有差异，侵蚀后的显微平面和原子平面的角度不同，在垂直光线作用下，反射光线方向各异，显示明暗不一。 三、显微组织缺陷观察 1、带状组织 在经热加工的亚共析钢显微组织中，铁素体与珠光体沿压延变形方向交替成层状分布的组织称为带状组织。 带状组织使钢的机械性能产生各向异性，即沿着带状纵向的强度高，韧性好，横向的强度低，韧性低。此外， 带状组织的工件热处理时易产生变形，且使得硬度不均匀。 归纳形成带状组织的原因，其外因为压延，其内因为钢锭的磷、硫的偏析和夹杂物（见图4，MnS夹杂形成的带状） 带状组织不能用退火的方法来消除，应用正火的方法来减轻或消除。 2、带状碳化物 在钢的凝固过程中，由于成分偏析，使含有较高碳和合金元素的钢内出现共晶碳化物，它在热加工过程中随着变形、延伸呈带状分布，称为带状碳化物，或称碳化物不均匀性。 碳化物不均匀性除受化学成分影响外，还与钢的冶炼方法，浇注温度，钢锭的几何形状，钢锭的大小，钢锭的冷却速度以及成材时的变形程度有关。 高速钢、铬轴承钢、高鉻钢等钢种，出现带状碳化物的几率比较多。（如图5，GCr15钢的带状组织；图6，Cr12MoV钢的带状碳化物） 带状碳化物使工件脆性增大，加工成模具易产生崩刃、断裂，在热处理过程中，带状碳化物外的贫碳区域，容易造成加热时的过热。此外带状碳化物使工件在淬火时产生较大的变形，还可能导致淬火裂纹。 反复锻造，可以改变碳化物不均匀性的程度。