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允许缺陷断口和报废缺陷断口的基本特征

    各种缺陷在断裂的钢材断口上有不同的形态特征,这些缺陷一般都是在材料的冶炼及加工过程中形成的,故形成的断口又常称为冶金缺陷断口。这里按各种缺陷在断口上显示的不同形态,对冶金缺陷断口特征分述如下:

        1、纤维状断口

        纤维状断口又称韧性断口,断口表面呈纤维状,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特征。其断裂形式为穿晶延迟断裂。出现这种纤维状断口,表征钢材具有较好的塑性及韧性。此类断口常出现在调质后的钢材(坯)上,属于钢材的正常断口。

        2、结晶状断口

        断口平齐,呈现出银灰色的色泽,有强烈的金属光泽和明显的结晶颗粒,说明材料在断裂时未发生明显的宏观塑性变形,因此属脆性断口。这种断口常出现在热轧或退火的钢材()上。

        3、瓷状断口

        这是一种具有绸缎光泽,很致密,类似细瓷碎片的亮灰色断口。这种断口常出现在用过共析钢和某些合金钢轧制的、淬火及低温回火后的钢材()上。

        4、台状断口

        台状断口是钢材在折断时沿粗大树枝晶断裂的结果。这种断口常出现在树枝状晶发达的钢锭头部和中部。台状断口对纵向力学性能影响不大,但对横向的塑性及韧性稍有降低,当台状富集夹杂时,横向的塑性降低较为明显。其断口特征呈现的颜色比基体略浅,呈现变形能力稍差、宽窄不同的平台状,为穿晶断裂形式,台状断口多分布于偏析区内。

        5、撕痕状断口

        可产生于整个钢锭中。但一般在钢锭头部较轻,尾部较重。尾部的条带多表现为细而密集,而头部的则较宽。它是因钢中残余铝含量过多,造成氮化铝沿晶界析出,受冲击载荷折断时,均沿此断裂而形成此类断口。这种缺陷较轻时对力学性能影响不明显,严重时,则明显降低钢材的横向塑性及韧性,有时也使纵向的韧性有所降低。

        这种缺陷在断口上的分布无一定的规律,严重时可布满整个断面。撕痕状断口的特征是在纵向断口上呈现出比基体颜色较浅,灰白色而致密的光滑条带。

        6、层状断口

        层状断口的宏观特征是在纵向断口的热加工方向出现无金属光泽、凹凸不平、层次起伏的条带,条带中伴有白亮的或灰色的线条。该种缺陷能显著影响钢材的横向塑性与韧性。

        7、缩孔残余断口

        缩孔残余断口的特征是在纵向断口的轴心区出现非结晶的条带或在疏松区以非金属夹杂物或夹渣形态出现,沿条带常出现氧化色。该断口常出现在钢锭头部的轴心区,主要是钢锭补缩不足或切头不够等原因造成的。这种缺陷破坏金属的连续性,属于不允许存在的缺陷断口。

        8、白点断口

        在断口上白点多呈圆形或椭圆形银灰色斑点,斑点内的组织为颗粒状,个别斑点呈鸭嘴形裂口,常常分布在偏析区内,淬火断口最为敏感。白点主要是钢中含氢量过多和内应力共同作用造成的。这种缺陷破坏金属的连续性,属于不允许存在的缺陷断口。

        9、气泡断口

气泡断口的特征是在纵向断口上沿热加工方向出现内壁光滑的非结晶细长条带,多分布在皮下。有时也出现在内部。气泡形成的原因是钢液气体过多,浇注系统潮湿,钢锭模有锈等造成的。也属于不允许存在的缺陷断口。

        10、内裂断口

        内裂一般分为“锻裂”和“冷裂”两种。锻裂的特征是出现光滑的平面或裂缝,这是热加工过程中滑动摩擦造成的。冷裂的特征是出现与基体有明显分界的,颜色稍浅的平面与裂缝。经过热处理或酸洗的试样可能有氧化色。锻裂是由于热加工温度过低,内外温差和热加工压力过大,变形不合理等原因造成的。冷裂是由于锻轧冷却太快、组织应力与热应力叠加造成的。内裂严重破坏金属的连续性,属于不允许存在的缺陷断口。

        11、金属夹杂物(肉眼可见)和夹渣断口

        这类断口在纵向断口上呈颜色不同的(灰白,浅黄,黄绿色等)、非结晶的细条带或块状。其分布无一定规律,整个断口均可见到。如果夹杂物很细小,难以辨别,可将断口在空气炉中加热到300℃左右,冷却后再检查,若是非金属夹杂,其颜色不变,而基体金属则变为蓝色或其他颜色,据此加以分辨。这种缺陷是在浇注过程中随钢液带人的渣子,耐火材料和夹杂物等造成的,属于破坏金属连续性的缺陷。

        12、异金属夹杂物断口

        异金属夹杂物在横向断口上呈条带状,与基体金属有明显的边界,其变形能力、金属光泽和组织结构均与基体不同,条带边界有时出现氧化现象。这种缺陷是掉人的外部金属、合金粉末熔化造成的,它破坏金属组织的均匀度或连续性,属于不允许存在的缺陷断口。

        13、黑脆断口

        断口上局部或全部为灰黑色,严重时可看到石墨碳颗粒,一般多在钢材的中心区,但有时也会出现在边缘地带。这种缺陷常在退火后的共析和过共析工具钢、含硅弹簧钢及含钼为0.5%左右的珠光体热强钢的断口上出现。它是在一定条件下,钢中渗碳体分解为石墨的结果。黑脆破坏了钢的化学成分和组织的均匀度,使淬火硬度降低,力学性能恶化,热处理和热加工的方法均无法消除黑脆断口,属于不允许存在的缺陷断口。

        14、石状断口

        石状缺陷,在试样断口上呈现无金属光泽、颜色浅灰、有棱角、碎石状粗晶粒组织。多出现在钢材外层和棱角处,严重时可遍及整个断口表面。这种缺陷是由于严重过热或过烧造成的,它使钢的塑性降低,特别是明显降低钢的冲击吸收功,不能用热处理消除,属于不允许存在的缺陷断口。

        15、萘状断口

        在试样断口上呈弱金属光泽的亮点或小平面,用掠射光线照射时,由于各个晶面位向不同,这些亮点或小平面闪耀着萘晶体般的光泽。一般认为合金钢中的这种缺陷是过热使晶粒粗化而造成的。但高速钢重复加热淬火造成的萘状断口不是过热断口,因而有人认为萘状断口的形成不是加热时晶粒长大引起的,而是重复淬火使奥氏体粗化、晶粒合并引起的。这种缺陷通常降低钢的冲击吸收功,可用热处理重结晶方法予以消除。

        在评定断口时,必须根据上述断口特征将断口准确分类。属正常断口就记下断口名称;属允许缺陷断口,则需评定级别;属报废缺陷只需记下断口名称。

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