钢的宏观检验技术

1、第二章 钢的宏观检验技术钢的宏观检验技术是指低倍检验，又称宏观分析，他是通过肉眼或放大镜（20倍以下来检验钢及其制品的宏观组织和缺陷的方法。其主要方法有：硫印试验、酸蚀试验、塔形试验、端口检验等一、硫印试验目的：检验钢中硫元素的分布情况原理：稀硫酸与硫化物反应产生硫化氢气体，再使硫化氢气体与印相纸上的溴化银作用生成棕色硫化银沉淀物。此方法只是一种定性试验，仅以硫印试验结果来估算钢中硫含量是不恰当的第一节钢的低倍组织检验硫印试验方法：硫印试验的方法可参照国家标准GB/T4236-1984钢的硫印检验方法该标准适用于硫的质量分数低于0.1%的合金钢和非合金钢，对于含硫量高于0.1%的钢也可以进行试

2、验，但必须采用非常稀的硫酸溶液。该标准还适用于铸铁。1、试样的选取和制备：试样可在产品或从产品切割的试样上进行。通常对如棒材、钢坯和圆钢等产品的试样，一般从垂直于轧制方向的截面切取。对于锻件，钢中硫化物循加工方向变形分布，此时应选取纵向截面进行检验。硫印试样一般用锯床或切片来截取，当热切割方法时，受检面必须远离热切割的热影响面。一般对硫印试样的加工方式是刨、车、铣、研磨，进刀不宜过深（0.1mm），表面粗糙度R1.60.8m。2、硫印试样的材料及操作步骤注意：1、相纸选用1#或2#软性相纸 2、作用时间一般选取22min 3、试验结果的影响因素有：硫酸溶液的浓度硫印时间试样表面光洁度清洁度相纸

3、相纸与试样的贴近度二、酸蚀试验酸蚀试验用来显示钢的低倍组织。这种方法设备简单、操作方便、能清楚地显示钢铁材料中存在的各种缺陷，如：裂纹、夹杂、疏松、偏析以及气孔等。酸蚀试样方法参照国家标准GB/T 226-1991钢的低倍组织及缺陷酸蚀检验法进行。（一）试样的选取酸蚀试样必须取自最容易发生各种缺陷的部分。按照钢的化学成分、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，钢中宏观缺陷有不同的种类、大小和分布情况。作低倍酸蚀试验的试样，其选取的部位应能代表全体。必须指出试样非经特别规定，均应预先退货后再做酸蚀试验，尤其是检验钢中白点或研究白点敏感性时，如果要在经热锻或热轧的材料上切取试样

4、时，其长度应大于锻材或轧材厚度或直径的尺寸，并按规定程序冷却，以保证白点有充分孕育形成时间。（二）试样的制备取样可采用剪、锯、切割等方法。试样加工时，必须除去由取样造成的变形和热影响区以及裂缝等加工缺陷。加工表面粗糙度应不大于1.6m，冷酸侵蚀法不大于0.8m，试面不得有有无和加工伤痕，必要时应预先清除。检验刚材表面缺陷应取刚才的毛面，即钢材表面无需进行任何机械加工，可直接置于酸液中进行侵蚀。仲裁检验时，若技术条件无特殊规定，以热酸侵蚀法为准。（三）热酸侵蚀试验酸蚀试样的腐蚀属于电化学腐蚀范畴。由于试样的化学成分不均匀，物理状态的差别及各种缺陷的存在等因素，造成了试样中许多不同的电极电位，组成

5、了许多微电池，微电池中点位较高的部分为阴极，点位较低的部分为阳极，阳极部位发生腐蚀，阴极部位不发生腐蚀。当酸液加热到一定温度时，这种电极反应更加速进行，因此加快了试样的腐蚀。热酸蚀试剂和试验规范（四）冷酸蚀试验冷酸蚀试验也是显示钢的低倍组织和宏观缺陷的一种简便方法。由于这种方法不需要加热设备和耐热的盛酸容器，因此特别适合于不用切割的大型锻件和外形不能破坏的大型机器零件。冷酸蚀对试面粗糙度要求要比热酸蚀高，一般要求表面粗糙度不大于0.8m。冷酸腐蚀分为浸蚀和擦蚀两种方法，侵蚀的时间，以准确、清晰地显示出钢的低倍组织以及宏观缺陷为准。冷酸侵蚀法可直接在现场进行，比热酸侵蚀法有更大的灵活性和适应性。

6、唯一缺点是，显示钢的偏析缺陷时，其反差对比度较热蚀效果差一些，因此评定结果时，要比热酸侵蚀法低一级。（五）低倍组织缺陷的评定和标准贯彻1.低倍组织评定国家标准概述低倍组织和缺陷评定范围及评定规范可参照国家标准GB/T 1979-2001结构钢低倍组织缺陷评级图（1）一般疏松：在酸蚀试片上表现为组织不致密，呈分散在整个界面的暗点和空隙。（2）中心疏松：暗点和空隙集中于试块中心部位，而不是分散在整个试块上（3）锭型偏析：在试块上呈腐蚀较深的，由暗点和孔隙组成的框带，一般为方形（4）斑点状偏析：在酸蚀试片上呈不同形状和大小的暗色斑点（5）白亮带：在酸蚀试片上呈抗腐蚀能力较强、组织致密的亮白色或浅白色

7、框带（6）中心偏析：在酸蚀试片上的中心部位呈现腐蚀较深的暗斑，有时暗斑周围有灰白色及疏松（7）帽口偏析：在酸蚀试片的中心部位呈现发暗的、易被腐蚀的金属区域（8）皮下气孔：在酸蚀试片上，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（9）残余缩孔：在酸蚀试片的中心区域呈不规则的折皱裂缝或空洞，在其上或附近版友严重的疏松、夹杂物和成分偏析等（10）翻皮：在酸蚀试片上有的呈亮白色弯曲条带或不规则的暗黑线条，并在其上或周围有气孔或夹杂物；有的是由密集的空隙和夹杂物组成的条带（11）白点：在酸蚀试片上除边缘区域外的部分表现为锯齿形的细小发纹，呈放射状、同心圆形或不规则形态分布。（12）轴心晶间

8、裂缝：一般出现于高合金不锈耐热钢种，在酸蚀试片上呈三岔或多岔的、曲折、细小、由坯料轴心向各方取向的蜘蛛网形状的条纹（13）内部气泡：在酸蚀试片上呈直线或弯曲状的长度不等的裂缝，其内部较为光滑，有的伴有微小可见的夹杂物（14）非金属夹杂物（目视可见）及夹渣：在酸蚀试片上呈不同形状和颜色的颗粒（15）异金属夹杂物：在酸蚀试片上颜色与基体组织不同，无一定形状的金属块2.评定原则：缺陷位置、大小（长度）、形态、数量作为评定依据三、塔形试验（一）发纹的形成原理及分布规律发纹时钢内夹杂物、气孔、疏松和孔隙等在热加工过程中沿加工方向伸展排列而成的线状缺陷。发纹能在宏观上反映夹杂物的状况，也能在纵向反映疏松偏

9、析程度。它主要分布在偏析区。（二）塔形试验方法塔形试验是将钢材制成不同直径的阶梯型试样，用酸蚀或磁力探伤方法检验钢种发纹情况的方法。酸蚀检验法的优点是能真实地反应表面的缺陷，不会把皮下的缺陷也显示出来，缺点是如侵蚀过深会使缺陷扩大，或把流线误判为发纹。具体检验方法参照国家标准GB/T15711-1995钢材塔形发纹酸浸检验方法断口检验是宏观检验中常用的一种方法，它是反应产品质量极为重要的手段之一。通过断口检验，可以返现钢本身的冶炼缺陷和热加工、热处理等制造工艺中存在的问题。断口试样的选取部位及加工方法应遵循相应的技术条件和有关标准，因为钢材中的偏析、非金属夹杂物以及白点等缺陷，在热加工是，均会

10、沿加工变形方向延伸所以在这些缺陷在钢材的纵向断口上容易被显示，故在选取钢材断口检验试样时，应尽可能地选取纵向断口。对于钢材直径或边长大于40mm的钢材应作纵向断口；对于钢材直径或边长小于40mm的作横向断口第二节 钢材断口检验钢材断口的分类及各种缺陷形态的识别（一）纤维状断口纤维状断口又称韧性断口。此类断口呈纤维状，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。（二）结晶状断口结晶状断口常出现于热轧或退火的钢材中，断口平齐，呈银灰色，具有强烈的金属光泽，有明显的结晶颗粒。这种断口说明在折断时未发生明显的塑性变形，属脆性断口。（三）层状断口层状断口其特征在纵向断口上，沿热加

11、工方向呈现出无金属光泽的、凹凸不平的层次起伏的条带，条带中拌有白色或灰色线条，这种缺陷类似于劈裂的木纹状。层状主要是由与多条相互平行的非金属夹杂物的存在造成的，这种缺陷对纵向力学性能影响大，对横向塑、韧性有显著降低。（四）白点断口（报废）白点是指断口上呈圆形或椭圆形的银白色斑点，斑点区域内的晶粒一般要比基体晶粒粗。白点有时会呈鸭嘴状裂口，其尺寸变化较大，一般分布于偏析区。（五）缩孔残余断口缩孔残余断口在纵向的轴心区，呈非结晶构造的条带或输送带，有时其上伴有非金属夹杂物或夹渣，淬火后试样沿着条带往往有氧化色。（六）气泡断口气泡断口特征是沿着热加工方向呈内壁光滑、非结晶的细长条带。气泡断口分皮下气

12、泡断口内部气泡断口两类。（七）黑脆断口黑脆断口缺陷在断口上呈现出局部或全部的黑灰色，严重时能达到石墨颗粒。黑脆缺陷主要是由于钢中发生石墨化造成的。（八）非金属夹杂物（肉眼可见）及夹渣断口非金属夹杂物及夹渣断口会在纵向断口上呈现不同颜色、非结晶的细条带或块状缺陷，无一定的规律性，在整个断口上可见。（九）石状断口石状断口在断口上表现为无金属光泽、浅灰色、有棱角、类似石块状。石状断口表征钢材已严重过烧，使钢的塑性及韧性降低特别是韧性降低尤为显著。钢材一旦出现石状断口，通常无法挽救。（十）萘状断口萘状断口缺陷的特征是，断口上有弱金属光泽的亮点或小平面，由于各个晶粒位向不同，这些小平面闪耀着萘状的光泽。（十一）瓷状断口瓷状断口是一种具有绸缎光泽、致密、类似细瓷碎片的亮灰色断口。此种断口常出现在过共析钢和某些合金钢经淬火或低温回火后的钢坯上。（十二）台状断口台状断口是在纵向断口上，呈比基体颜色略浅、变形能力稍差、宽窄不同、较为平坦的片状结构，多分布在偏析区内。台状断口一般产生在树枝晶发达的钢锭头部和中部。它是沿粗大树枝晶断裂的结果。（十三）撕痕状断口撕痕状断口是在纵向