(整理)钢的低倍组织及缺陷评级图标准的探讨

1、精品文档钢的低倍组织及缺陷评级图标准的探讨李维钺(太原重型机器厂山西太原030024)摘要分析介绍了钢的低倍组织及缺陷酸蚀检验法、缺陷评级级图等有关标准的现状,提出标准中存在的一些问题和解决思路,对有关标准今后的修订提出建议。关键词钢低倍组织评级图标准1 前言读本刊 1998 年 8 期中关于低倍评级图的几点意见一文,亦有同感。“几点意见”并非仅对低倍评级图而言 ,它也涉及到低倍组织及缺陷酸蚀检验方法问题。笔者1961 年由教师岗位转为金相室工作人员后,在低倍检验过程中,当时就遇到过一些难以解释的问题。 为此 1964 年曾走访了一些企业和研究机关 ,拜访了一些专家、 学者和操作人员 , 时到

2、今时 ,仍存在一些问题未得到彻底解决。一些低倍检验有关技术标准的修订已是“迫于眉睫”,结合科学技术进步和生产技术的发展,谈一点参考意见,供修订标准时参考。2低倍组织及缺陷有关检验标准的现状2.1GB226-91 钢的低倍组织及缺陷酸蚀检验法该标准由冶金部钢铁研究总院负责起草,中华人民共和国冶金工业部提出,国家技术监督局于1991-06-22 发布 ,1992-02-01 实施。它的前身是GB226-77钢的低倍组织及缺陷酸蚀试验法,GB226-63钢的热酸试验法,重钢16-55 钢的热酸试验法。2.2GB1979-80 结构钢低倍组织缺陷评级图该标准由抚顺钢厂、北京钢铁研究总院、太钢、上钢五厂

3、起草,中华人民共和国冶金工业部提出 ,国家标准总局发布 ,1981 年 5 月 1 日实施。 GB1979-80 标准实施之日起 ,YB49-64 标准作废。2.3YB4002-91 连铸钢板坯低倍组织缺陷评级图该标准由冶金部钢铁研究总院、首钢总公司负责起草 ,冶金工业部提出 ,中华人民共和国冶金工业部 1991-05-01 发布 ,1992-01-01 实施。精品文档精品文档2.4YB/T4003-1997 连铸钢板坯低倍组织缺陷评级图该标准 1997 年 12 月 1 日实施。笔者目前尚未拥有该标准,故不能作较详细介绍。YB/T4003-1997连铸钢板坯低倍组织缺陷评级图代替YB4003

4、-91 连铸钢板坯缺陷硫印评级图,这个标准 (YB4003-91) 系由冶金部武汉钢铁公司、 北京钢铁研究总院负责起草 ,中华人民共和国冶金工业部提出并于 1991-05-04 发布 ,1992-01-01 实施。2.5GB1299-85 合金工具钢技术条件该标准由首钢特殊钢公司负责起草, 中华人民共和国冶金工业部提出,国家标准局发布,1986-06-01 实施。本文中 3.4.2 有如下规定 :根据需方要求 ,经供需双方协议并于合同中注明 ,交货状态钢材可检验酸浸低倍组织。在酸浸低倍试片上不得有肉眼可见的缩孔、夹杂、分层、裂纹、气泡及白点。中心疏松及锭塑偏析,按第四级别图评定。其合格级别按双

5、方协议。供切削加工的钢材,允许有不超过表面缺陷允许深度的皮下气泡和皮下夹杂。第四级别图中心疏松和锭塑偏析均为1 级 6 级,共 12 张图片。2.6GB9943-88 高速工具钢棒技术条件该标准由大连钢厂、冶金工业部情报标准研究所负责起草,中华人民共和国冶金工业部1988-09-08 批准 ,国家技术监督局发布,1999-01-01 实施。文本中 4.5.1 低倍组强钢材低倍组织不得有肉眼可见的缩孔、气泡、翻皮、内裂和夹杂,并按GB1979 评定中心疏松、一般疏松和偏析,其合格级别应符合表1 规定。表 1名称尺寸 ,mm合格级别不大于中心疏松 1201一般疏松 1201偏析精品文档精品文档 1

6、2012.7GB3086-82 高碳铬不锈轴承钢技术条件该标准由大连钢厂起草,中华人民共和国冶金工业部提出,国家标准总局批准,1982-05-01发布,1983-03-01 实施。标准中 3.6.1 规定 ,酸浸低倍组织不得有肉眼可见的缩孔、气泡、翻皮、内裂和夹杂,并按表 2进行评级。表 2低倍组织类型评级图合格级别不大于中心疏松第一级别图1.5一般疏松第一级别图直径 100mm,1.0直径 100mm,1.5偏析第3级别图1.02.8YB9-68 铬轴承钢技术条件(代替 YB9-59)中华人民共和国冶金工业部发布,1969 年 1 月 1 日试行标准文本中7 钢材必须无缩孔、皮下气泡、白点及

7、过烧。低倍缺陷按下列规定:中心疏松按图1 评定 ,不得超过1.5 级。一般疏松按图2 评定 ,钢材直径小于100mm 者不得超过1 级,钢材直径等于或大于100mm 者 ,精品文档精品文档不得超过2 级。偏析按图3 评定 ,不得超过2 级。每炉取 2 个试样进行低倍缺陷检查。上述中心疏松和一般疏松为5 级(图片 )制 ,偏析为 2 级 (图片 )制。2.9电站锻件酸洗技术要求以 JB/T1267-9350 200MW 汽轮发电机转子锻件技术条件为例,该标准以德阳大型铸锻件研究所负责起草,机械工业部德阳大型铸锻件研究所提出并归口,中华人民共和国机械工业部1993-09-21 发布 ,1994-0

8、7-01 实施。文本中 4.8.1 酸洗 (或磁粉检验 )有关规定如下。4.8.1.1 锻件应无白点、裂纹、折叠等缺陷。 4.8.1.2 需方应在轴身两端向外 200mm 的一段 R 过渡区 (每端各一 )和两个轴承部位进行酸洗( 或磁粉检验 )。 4.8.1.3?检验结果应以下规定 :在 25cm2 面积上 ,允许 (0.5 1)mm 单个缺陷显示5 个或长度大于 (1 1.5)mm 以内的单个缺陷显示 2个。每个轴承部件不允许有15 个以上的单个缺陷显示,每一个过渡区不允许有20 个以上单个缺陷显示。超过上述规定时,双方协商解决。2.10 其它有关标准1)GB11499-94 高温合金低倍

9、、高倍试验方法及评级图;( 代替 GBn187-82) 。2)GB7736-87 钢材低倍及缺陷超声波检验方法;(代 YB898-77) 。3现行标准中存在的一些问题3.1标准适用范围有局限性1) GB226-91 标准适用于钢的低倍组织及缺陷的检验。仲裁检验时,若技术中无特殊规定 ,以热酸浸和电腐蚀无关,标准应跳出局限性。2) 1979-80 标准适用范围中评级图一适用40 150mm 圆方钢 ;评级图二适用 150 250mm圆、方钢 ;评级图三适用40 250mm 圆、方钢。精品文档精品文档对于直径或边长小于 40mm 及大于 250mm 圆、方钢及扁钢的低倍组织的缺陷,根据双方协议可参

10、照上述相应的评级图进行评定。小于 40mm 的试件未检验过几件,但大于 250mm 轴类件低倍、 船用柴油机曲臂和环形件却检验过不少件。横截面尺寸远大于250mm 的低倍组织及缺陷 ,无法参照上述评图进行评级,曾采用过前苏联一企业的评级图进行评级,且称一般疏松为质点偏析。为使锻件用钢处于最佳受力状态,采用环形锻造法生产船用柴油机曲臂锻件,按原规定取样后进行热酸浸 ,其结果横断面似纵断面,组织细密 ,纤维方法连续 ,但却无法进行评级。一些环形件的低倍组织及缺陷状况是,没有中心疏松 , 一般疏和锭型偏析绝非原来面貌,亦是为评级图片进行参考。3) GB9944-88 高速工具钢棒技术条件中 ,低倍检

11、验要求按 GB1979-80 评级图评定中心疏松、一般疏松和偏析。这个“偏析”不知指GB1979-80 评级图片中哪一种?3.2关键词词目少且解释不统一1) 中心疏松GB226-91 标准中 (2)中心疏松特征:在酸浸试片的中心部位呈集中分布的空隙和暗点。它和一般疏松的主要区别是空隙和暗点仅存在于试样的中心部位,而不是分散在整个截面上。产生原因 :钢液凝固时体积收缩引起的组织疏松及钢锭中心部位因最后凝固使气体析集和夹杂物聚集较为严重所致。评定原则 :以暗点和空隙的数量、大小及密集程度而定。YB4002-91 标准中 3.2.1 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

12、 :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。缺陷图谱中则说中心疏松在横向低倍酸浸试片上表现为暗色的斑点或空隙;放大镜下观察则为多角形和月牙形的孔洞或圆形的小针孔;这些孔洞在扫描电镜下观察,显示枝晶末梢的圆滑自由表面特征。钢坯如何凝固,是暗点还是暗色斑点,形貌特征要不要作进一步高倍描述?2) 非金属夹杂物GB1979-80 标准为 (11)非金属夹杂物 (肉眼可见的 )及夹渣。精品文档精品文档特征 :在酸浸试片上呈不同形状和颜色的颗粒。产生原因 :冶炼或浇注系统的耐火材料或脏物进入并留在钢

13、液中所致。评定原则 :有时出现许多空隙或空洞,如在这些空隙或空洞中用肉眼观察时未发现夹杂物或夹渣,就不评的非金属夹杂物或夹渣。但对质量要求较高的钢种(指有高倍非金夹杂物合格级别规定者 ),建议进行高倍补充检验。 YB4002-91 标准中 3.2.6 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腐蚀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氧化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。GB1979-80 标准中非金属夹杂物(肉眼可见的 )及夹渣 1

14、 张图片 ,YB4002-91 标准中的非金属夹杂物 ,4 张图片名为非金属夹杂。 能否统一 ?质量要求较高的钢种 (指有高倍非金属夹杂物合格级别规定者 ), 不建议进行高倍补充检验 ,也要按规定取样进行高倍检验 ,这一进行高倍补充检验建议又有何用 ?空隙和孔隙有无区别 ?大颗粒夹杂不允许存在 ,大颗粒尺寸范围是多少 ?是否与夹渣的“同一指物”。3) 皮下气泡 GB1979-80 标准中 (5) 皮下气泡特征 :在酸浸试片上 ,于钢材 (坯 )的皮下呈分散或成簇分布的细长裂缝或椭圆形气孔。细长裂纹多数垂直于钢材(坯)的表面。产生原因 :由于钢锭模内壁清理不良和保护渣不干燥等原因造成。评定原则

15、:测量气泡离钢材(坯 )表面的最远距离及试片直径或边长的实际尺寸。 YB4002-91 标准中 3.2.5 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。同一缺陷解释不同 ,椭圆形气孔与椭圆形气泡有何不同 (区别 )?钢液脱氧不良是产生皮下气泡原因之一 ,GB1979-80 标准中为何不提及这一原因 ?4) 锭型偏析精品文档精品文档 GB1979-80 标准中 (3)锭型偏析特征 :在酸浸试片上呈腐蚀较深的 , 并由暗点和空隙组成的 , 与原锭

16、型横截面形状相似的框带 ,一般为方形。产生原因 :在钢锭结晶过程中由于结晶规律的影响,柱状晶区和与中心等轴晶区交界处的成分偏析和杂质聚集所致。评定原则 :根据方框形区域的组织疏松程度和框带的宽度加以评定。缺陷分析图谱中称锭型偏析是一种区域性偏析,在横向低倍酸浸试片上因偏析区呈现和锭型轮廓相对应的方框形特征而得名。钢锭中“ V ”型偏析 ,“”型偏析和负偏析都是形成锭型偏析的原因。修订标准时应对锭型偏析产生的原因作出科学、完整的论述。5)应予增添的一些关键词拆叠 (缝 ):是锻件低倍试片中常见的一种缺陷,一般是由边沿向内部延伸,是否允许存在,要视其危害程度而言,在能够满足加工尺寸的前提下,允许予

17、以消除。波纹状偏析: 在横向弧倍试片上,呈现明暗相间( 交替 )的环形偏析条带,由于带有波纹状,俗称波纹状偏析。这种偏析仅存在于电渣重熔钢锭中。它的形成是由于在重熔过程中 ,电流和电压的不稳定 ,导致偏析周期性的变化所致。波纹状偏析在横向试片上的条带似树木的年轮花样,故有人叫它为木纹状偏析。斑块状偏析 : 特征是横向试片上出现暗黑色不规则的斑块状,是电渣重熔钢锭上部特有的区域性偏析。其形成原因与熔炼工艺控制不当 ,熔炼后期钢液局部增碳有关。由于斑块状偏析区富集大量的碳 ,所以显微组织与基体有明显差别。3.3一些混用和不确切的术语1) 从标准的名称和文本内容看有钢的低倍组织及缺陷、钢的低倍组织的

18、缺陷三种表达。从以上文字表达看不易理解 ,是一个概念 ,还是低倍组织及缺陷为两回事 ?2) GB226-91 标准中表 2 适用范围钢与合金合金钢精密合金、高温合金这些钢与合金包括哪些?合金钢是否属钢的范畴?合金包括精密合金、高温合金吗?精品文档精品文档3) GB226-91 标准表 1 中合金结构钢、合金工具钢 ,这后者又指哪些钢种呢 ? 3.4 酸蚀检验用试样GB226-91 标准中译试样的截取、取样方法和试样尺寸都用有明确的规定,但作为纵向试样的长度一般为边长或直径的 1.5 倍 ,有时无法达到这一要求。 因为一些锻件冷酸洗的部位就在零件本体上 ,而不是再截取试样 ,且一般多为纵向方向和

19、 R 过渡区。3.5酸蚀液GB226-91 文本中 ,酸液成分指热酸浸用酸蚀液,冷酸液成分指冷酸浸用酸蚀液。既然均为含有所需酸的酸浸用液体,为何不能统一叫作酸蚀液而要有冷、热之别呢?3.6评级图级别划分为几级好?GB1979-80 标准中 ,中心疏松、锭型偏析各为 (1 4)级;GB1299-85 标准中 ,中心疏松、锭型偏析各为 (1 6)级 ;YB9-68 标准中 ,中心疏松为 (1 5)级 ,偏析为 (1 2)级。作为允许存在的和不允许存在的低倍缺陷 ,评级图级别究竟划分为几级好。3.7标龄过长和太长文中所列标准号有 :YB4003-1997 、 GB11499-94 、 JB/T126

20、7-93 、 GB226-91 、 YB4002-91 、 GB9943-88 、 GB7736-87 、 GB1299-85 、 GB3086-82 、 GB1979-80 和 YB9-68 。不管有任何客观理由 ,长达 18 年和 30 年标龄的现行标准 ,对企业的生产是无法交待的 ,现有科技水平的中华人民共和国没有轴承钢的国家标准 ,更是以自圆其说。3.8出版日期落后于实施日期GB1979-80 结构钢低倍组织缺陷评级图实施日期:1981 年 5 月 1 日; 出版日期 :1982 年 1 月第一版第一次印刷,落后实施日期达半年之久,等于学生一学期上课无课本一样,实在难以理解。4几点参考

21、意见4.1标准名称应严谨GB226 标准建议用金属及合金宏观组织的检验方法为名称,其理由是 :1)GB226-87 标准中有这一名词术语宏观组织 (低倍组织 )(Macrstructure) 金属或合金的磨面经过适当处理后用肉眼或借助于放大镜观察到的组织。宏观组织可作为单独术语存在,检验时所观察到的宏观组织,可视为 (低倍 )缺陷。精品文档精品文档2)“金属与合金”可扩大适用范围,除钢外 ,有色金属及其合金钢的宏观组织检验,在增加一些相关内容后可包容在内。将GB226-91 钢的低倍组织及缺陷酸蚀检验法、GB3274-82 铝及铝合金加工制品低倍组织检验方法、GB4297-84镁合金加工制品低

22、倍组织检验方法、GB5168-85 两相钛合金高、低倍组织检验方法的低倍内容和HB5120-82 铸造铝合金低倍试验方法等有关标准归纳为一个“检验方法”标准。4.2标准的适用范围应较广泛按上述标准名称可扩大标准的适用范围 ,但对黑色金属尚应增加电渣重熔锭及其制件、锻件等的宏观组织检验内容。4.3酸浸检验用试样、酸蚀液及温度1)试样可按规定切取制作,亦可在被检验的实物(体 )上进行。2)各种腐蚀用酸液,不论冷酸浸、还是热酸浸,可统称为酸蚀液。对热酸浸来讲,一般情况下用1 1(容积比 )工业盐水溶液即可。其一,能满足腐蚀需要,且价格便宜 ,对降低成本有利;其二 ,单一酸便于配制操作和保管。3)酸蚀

23、温度65 5即可。温度过高会有严重的污染,对人体和环境均有害。4.4评级图1)现有多种评级图,可按特征适当予以合并,尽量减少版本,便于检验者使用和保管。2)凡允许存在的宏观组织 (缺陷 )定五级 (图片 ) 制为好 ,正如体育比赛项目五局三胜制 ,双方均易接受。 现行四级 (图片 )制 ,如供方仍按三级为合格品供货 ,需方难以接受。 六级 (图片 )制如定三级为合格品 ,则供方有时难以满足要求。3)对不允许存在的宏观组织 (低倍缺陷 )如白点等可不进行分级 ,因为对生产供货无意义 ,确保和提高质量属企业内部事 ,可深入探讨。4)另外评级图印刷质量应提高,有些评级图片实在与时代不相称,更不要发生排版错误。4.5宏观组织检验1)除用肉眼观察外,应允许用低倍放大镜( 25X) 放大后进行观察,这样效果会更好些。2)对横向低倍试片虽仅加工一个面进行酸蚀 ,但检验宏观组织时 ,应两个面同时进行观察 ,