低倍标准的全面诠释及美国标准简介

GB/T1979-2001标准全面解析及美国标准的简介封面力学测试物性检测金属物理性能试验力学性能：拉伸试验、冲击试验、弯曲试验、扭转试验、硬度试验、撕裂试验、压扁试验、杯突试验、扩口试验、卷边试验、磨损试验、疲劳试验。低倍检验：低倍组织、断口检测、塔形发纹、无损检测硫、磷印试验、不锈钢耐腐蚀试验。高倍检验：脱碳层、夹杂物、碳化物不均匀度、晶粒度、显微组织。概况国内外低倍标准的介绍ISO国际标准

IS04969—1980规定了酸蚀试验方法前苏联标准

FOCTl0243—1975钢低倍组织的试验和评定方法规定了评定钢的宏观组织的试验方法，评定方法和标准评级图。该标准采用了三种试样方法(酸蚀法、断口法和硫印法)共有26种缺陷类型，136张评级图谱，适用于评定连、模铸钢材。美国ASTM标准

ASTME381—1994钢棒、大、小钢坯和锻件宏观浸蚀检验的标准方法规定了用酸蚀法评定钢的宏观组织的试验，评定方法和标准评级图。该标准共有24种缺陷类型，28张评级图谱或典型图谱，适用于评定连、模铸棒材、大、小钢坯和锻件等钢产品。概况2国内外低倍标准的介绍日本JIS标准

JISG0553-1983钢的低倍组织检验方法规定了用酸蚀法检验钢的宏观组织的试验方法，该标准共有11种缺陷类型，14张典型图谱，适用于评定锻、轧钢材。中国标准我国钢的低倍检验方法和评定方法标准分别是GB/T226-1991和GB/T1979-2001，前者规定了低倍试样的制备、试剂类型、试验温度和酸蚀方法等，后者规定了低倍评定方法。

概况3

我国第一个用于评定结构钢低倍组织的标准为YB49—64，它是在前苏联相关标准的基础上制定而成的。1972年至1979年，8年期间进行了第一次修订，并上升为国家标准，即GBl979-80，该标准在1987年冶金部组织进行的标准水平等级评审中，被评为国际一般水平。GBl979-80结构钢低倍组织缺陷评级图规定了用酸蚀法评定钢的低倍组织缺陷，该标准共有12种缺陷类型，56张评级图谱或典型图谱，适用于评定碳素结构钢、合金结构钢、弹簧钢，双方协议也可评定其它钢类。国内外低倍标准的介绍

建筑、桥梁等工程用钢结构一般采用普通结构钢制成。钢中存在低倍组织缺陷将影响钢结构的使用性能，因此，往往对其加以适当限制。用于评定钢低倍组织的国家标准《结构钢低倍组织缺陷评级图》(GB/T1979)于2001年进行首次修订。新标准于2002年5月1日开始实施，并自实施之日起代替GB/T1979-1980旧标准。本次修订由宝钢、上海五钢有限公司等五单位负责起草，原标准的部分条款得到不同程度的修改与补充，增加了三种缺陷、三个评级图以及三章内容，标准的内容更加完善、合理和规范。GB/T1979-2001的前身前身

GB/T1979-2001共分七章，规定了结构钢酸浸低倍组织缺陷的分类、特征、产生原因及评定原则、评级图分类及适用范围、评定方法和检验报告。适用于碳素结构钢、合金结构钢等锻制或轧制的钢材横截面酸浸低倍组织中允许及不允许的缺陷，根据供需双方的协议，本标准也可用作评定其他钢材的低倍组织缺陷。GB/T1979-2001标准共规定了15种低倍组织缺陷，比旧标准增加了3种。新标准将原“点状偏析”改称为“斑点状偏析”，将原“非金属夹杂物(肉眼可见的)及夹渣”改为“非金属夹杂物(目视可见的)及夹渣”。其他缺陷名称没有变化。新标准在旧标准基础上增加了“白亮带”、“中心偏析”及“帽口偏析”三种缺陷。标准的介绍简介缺陷名称标准规定的缺陷名称共计15种缺陷的名称为：一般疏松、中心疏松、锭型偏析、斑点状偏析、白亮带、中心偏析、帽口偏析、皮下气孔、残余缩孔、翻皮、白点、轴心晶间裂缝、内部气泡、非金属夹杂物(目视可见的)及夹渣、异金属夹杂物。一般疏松定义一般疏松特征：在酸浸试片上表现为组织不致密，呈分散在整个截面上的暗点和空隙。暗点多呈圆形或椭圆形，空隙在放大镜下观察多为不规则的空洞或圆形针孔。这些暗点和空隙一般出现在粗大的树枝状晶主轴和各次轴之间。疏松区发暗而轴部发亮，当亮区和暗区的腐蚀程度差别不大时，则不产生凹坑。产生原因：钢液在凝固时，各结晶核心以树枝状晶形式长大。在树枝状晶主轴和各次轴之间存在着钢液凝固时产生的微空隙和析集一些低熔点组元、气体和非金属夹杂物。这些微空隙和析集的物质经酸腐蚀后呈现组织疏松。评定原则：根据分分散在整个截面上的暗点和空隙的数量、大小及它们的分布状态，并考虑树枝状晶的粗细程度而定。图片1一般疏松评级图片图片3套，分为40-150mm、150-200mm、200mm以上规格共12张1级图片2一般疏松评级图片2级图片3一般疏松评级图片3级图片4一般疏松评级图片4级中心疏松中心疏松其它文献：中心疏松的产生可以看成是铸坯两面的柱状晶向中心生长，碰到一起造成了“搭桥”，阻止了桥上面的钢水向桥下面钢液凝固收缩的补充。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。中心疏松的危害中心疏松的危害和控制在铸坯轧制时，当压缩比为3-5时，中心疏松就可焊合对成品性能并无危害，但对用于穿无缝钢管的铸坯，中心疏松是很有害的，可能会造成钢管内表面缺陷。铸坯中心疏松严重时还会伴随着严重的中心偏析，对产品性能的危害是很大的。所有能够扩大铸坯等轴晶的各种措施，都可减轻中心疏松的产生。扩大铸坯等轴晶区最有效的方法是在接近于钢种的液相线温度（凝固温度）浇注。但是太低的钢水过热度会冻死水口，因此一般把中间包钢水的过热度限制在20-30℃。二是在结晶器内添加微型冷却剂，如铁粉、小废钢等，以减少钢水过热度。三是在二次冷却区采用弱冷却。四是在结晶器内加入形核剂。五是采用外力（如电磁搅拌）把正在生长的柱状晶打碎。图片11中心疏松的评级图片图片3套，分为40-150mm、150-200mm、200mm以上规格，共12张1级图片22中心疏松的评级图片2级图片33中心疏松的评级图片3级图片44中心疏松的评级图片4级实际1实际检验时的中心疏松实际2实际检验时的中心疏松实际3实际检验时的中心疏松锭型偏析锭型偏析特征：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。必要时可测量偏析框边距试片表面的最近距离。D1分为四个规格：直径或者边长小于40mm，40-150mm150-200mm，200mm以上共四段16张锭型偏析评级图1级D2锭型偏析评级图2级D3锭型偏析评级图3级D4锭型偏析评级图4级斑点状偏析斑点状偏析特征：在酸浸试片上呈不同形状和大小的暗色斑点，不论暗色斑点与气泡是否同时存在，这种暗色斑点统称为斑点状偏析。当斑点分散分布在整个截面上时称为一般斑点状偏析；当斑点存在于试片边缘时称为边缘斑点状偏析。产生原因：一般认为结晶条件不良，钢液在结晶过程中冷却较慢产生的成分偏析。当气体和夹杂物大量存在时，使斑点状偏析加重。评定原则：以斑点的数量、大小和分布状况而定。斑点状改名原因斑点状偏析改名原因

“点偏”这种低倍缺陷不同于缩管、翻皮、夹杂等不允许缺陷在酸浸试片上特征明显，而容易与“疏松”这些低倍组织缺陷混淆。由于此缺陷的出现会引起硬度不均、降低钢的力学性能，影响零件的加工质量。因此准确评定“点偏”是低倍组织评定的一个主要检验。所以有必要正确认识“点偏”这种低倍缺陷。点状偏析严重时，往往伴随气泡出现，有人认为钢液中气体的较大量存在是钢锭凝固时杂质析集的主要因素之一。由于结晶条件不同，点状偏析在横截面试片上呈十字形、方框形及心形点偏，一般多分布在边缘区域，根据金相检验证明，点状偏析的含碳量和含硫量超过正常成分(即正偏析)，同时夹杂物也较多。

原因二

横向酸浸试片上呈现出的大小、形状不同的暗色斑点，在国标中称为“点状偏析”，而在前苏联标准中称为“斑点偏析”。我们认为就该缺陷而言，这两个名称“点状偏析”和“斑点偏析”，后者更为确切些。在常说的简称中与其说“点偏”不如说“斑偏”更为切合实际。因为我国当时的冶金产品标准大都是沿用前苏联而来的，标准中所说“点状偏析”实际上是指“斑点偏析”。在前苏联标准中也有“点状不均匀性、点状偏析”这个名称，其实际指的是整个试样上的细小圆的暗点，实际就是指的一般疏松的“疏松点”，这种缺陷相当与国标中的“一般疏松”。此处的“偏析点”与“斑点偏析”都是存在成分、组织的偏析，其本质差别主要表现在“量”上，一个指的是“点”，另一个指的是“斑”。斑点状偏析改名原因成因

斑点状偏析的形成主要与浇铸条件和钢液的质量有关，钢液中气体过饱和析出，钢液粘稠未能及时上浮而引起易偏析的元素局部集聚，形成斑点状偏析。钢锭凝固时，钢中气体与模壁接触时，钢锭表面形成小气泡，被一层凝固的金属盖上，气泡阻碍了热消散，在泡后面保留着部分未凝固的钢液，这些地方富集了易熔组元，而被沾污，凝固后形成边缘斑点状偏析。浇铸温度过高，注速快也是斑点状偏析的形成原因之一。斑点状偏析的成因低倍检验随着生产的发展，大截面的钢材增多，在实际生产检验中，常有200mm以上的大尺寸低倍试片，一定要注意将“斑点状偏析”和“疏松点”区分开。低倍检验有别于其它带有物理量的检验，在评定时，实际经验对缺陷的识别评级的评定起着一定作用，而低倍组织缺陷评级图仅是一套低倍缺陷的典型图片，它不可能与实际评定的试片在低倍形貌上尺寸太小、形状、分布完全一致，因此它只能起着参照的作用。应注意大尺寸试样出现的大的疏松点和小尺寸评级图点偏的差异。所以说低倍缺陷的评定存在着极大的经验因素，对于低倍组织缺陷仅以标准的简要描述去认识是不够的，它是常年检验工作经验的积累，这就是低倍组织缺陷检验的特殊性。作为检验部门，应在人员培训、经验交流，组织汇评等方面努力，以提高低倍人员的检验水平。低倍检验需要经验图片111一般斑点状偏析评级图斑点状偏析虽然是一个缺陷名词，但分为一般斑点状偏析和边缘斑点状偏析两组图片，每种分40-150和150-200mm两个规格，共16张图片。1级图片222一般斑点状偏析评级图2级图片333一般斑点状偏析评级图3级图片444一般斑点状偏析评级图4级图片一边缘斑点状偏析评级图1级图片二边缘斑点状偏析评级图2级图片三边缘斑点状偏析评级图3级图片四边缘斑点状偏析评级图4级实际1斑点状偏析实际图实际2斑点状偏析实际图白亮带白亮带特征:在酸浸试片上呈现抗腐蚀能力较强、组织致密的亮白色或浅白色框带。产生原因:连铸坯在凝固过程中由于电磁搅拌不当,钢液凝固前沿温度梯度减小,凝固前沿富集溶质的钢液流出而形成的白亮带。它是一种负偏析框带,连铸坯成材后仍有可能保留。需要评定时记录白亮带框边距试片表面的最近距离及带的宽度。白亮带是什么连铸过程中广泛采用电磁搅拌来改善连铸钢坯的中心疏松和中心偏析等缺陷．并取得了良好的效果。但电磁搅拌后经常在连铸钢坯上产生白亮带。该白亮带位于连铸钢坯的横断面上，经酸浸后呈现出一个颜色较浅的亮框。在白亮带区域．平衡分配系数小于1的溶质(碳、硫等)含量较低．即发生了这些溶质的负偏析。由于碳含量羝，使白亮带区域比较耐腐蚀，因此酸浸后它的颜色较浅，从而呈现为白色亮带。负偏析的程度随电磁搅拌强度的提高而增大。自亮带的外边界对应于钢坯进入搅拌区时的凝固前沿；而它的内边界不一定对应于钢坯离开搅拌区时的凝固前沿。在白亮带的内边界处，平衡分配系数小于1的溶质含量较高，即发生这些溶质的正偏析，其偏析程度较负偏析弱。钢坯经热加工后白亮带仍不能被消除，因此用户常认为它可能对性能不利。白亮带的组成形成原因一要消除或减弱连铸钢坯的白亮带，首先应弄清它的形成原因，于是白亮带的形成原因已成为许多学者的研究内容。最早的解释是“冲洗溶质”机制，即电磁搅拌引起钢水流动使枝晶间富集溶质(其平衡分配系数小于1)的未凝固钢水的溶质含量下降(趋于与溶质含量较低的母液相一致)，此后该处凝固形成的固体的溶质含量也降低，从而形成白亮带。但该机制无法解释白亮带沿凝固方向发生负偏析后紧接着又在白亮带结束处发生正偏析的现象。Kor认为连铸钢坯白亮带的形成原因是：钢坯进入和离开电磁搅拌区时钢坯凝固速度的突然变慢和变快使凝固前沿钢水中的溶质分布曲线形状发生改变，从而形成了先发生负偏析，然后发生正偏折的白亮带。但该机制将钢坯凝固前沿近似视为一个平面，这似乎有些牵强。因为连铸钢坯在进人电磁搅拌线圈时是以柱状晶形态凝固的。白亮带的形成原因形成原因二白亮带的形成原因近来有一个观点认为：正在凝固的连铸钢坯进人电磁搅拌线圈后，钢坯心部未凝固的钢水因搅拌而产生流动，使原来富集溶质的枝晶间钢水的溶质含量降低．这样一来，枝晶间的钢水凝固后所得到的固体的溶质浓度也降低，从而形成了宏观的负偏析，即白亮带。因此白亮带的起始位置(外边界)位于进人搅拌线圈时钢坯的凝固前沿。凝固前沿处的钢水在一次枝晶的顶部凝固，并沿着凝固前沿形成一个薄壳，同时向枝晶间的钢水和钢坯心部排出热量和溶质。随后．枝晶间的钢水凝固。由于薄壳的存在，枝晶间的钢水凝固时既不能排出溶质，也不能从别处得到钢水来补缩．从而在白亮带结束处(白亮带的内边界上)形成正偏析和疏松。也就是在上述过程中形成了先发生负偏析紧接着发生正偏析的白亮带。对力学性能影响1)白亮带是使用电磁搅拌技术改善中心疏松和偏析时所出现的以C元素为主的负偏析缺陷；2)白亮带是电磁搅拌强度的反映，搅拌强度越大，白亮带越明显，白亮带宽度与搅拌强度无明显关系，白亮带处组织致密，无疏松斑点；在连铸工艺条件一定的情况下，白亮带宽度与铸坯通过电磁搅拌线圈的时问有关，停留时间越长，白亮带越宽。3)白亮带降低强度及塑性指标，白亮带上出现硬度最低值，白亮带内侧硬度略高于外侧，白亮带的硬度不均匀且低于基体硬度，降低白亮带级别可减小其硬度值与基体的差距；含白亮带组织处冲击功值略高于基体。说明白亮带组织综合性能好。按方框偏析控制在2.0级内不影响钢材的使用性能。白亮带的客观认识B1白亮带的评级图白亮带的评级图仅此一张，为50规格。中心偏析中心偏析特征:在酸浸试片的中心部位呈现腐蚀较深的暗斑。有时暗斑周围有灰白色带及疏松。产生原因:钢液在凝固过程中,由于选分结晶的影响及铸坯中心部位冷却较慢而造成心部的成份偏析。这一缺陷成材后仍保留。评定原则:根据中心暗斑面积大小及数量来评定。成因连铸坯中心偏析是由于溶质元素在凝固前沿析出，并由随后的物质流和扩散弓I起的再分配而生成，或者说，连铸坯中心偏析是由溶质富集的钢液离开凝固前沿时的物质运动所造成的。大量研究表明，引起这种运动是由于：(1)液体内部的温度差和浓度差引起的对流运动；(2)钢液注入结晶器产生的运动；(3)重力对液体中生长晶体的作用；(4)由于钢液浓度梯度及元素偏析引起的钢液密度的变化，其综合效应——“收缩”对钢液有抽吸作用；(5)如果采用电磁搅拌，有电磁力造成的强制运动。中心偏析的形成原因形貌中心偏析在坯上的形貌连铸坯的中心偏析主要表现为芯部线状或点状及从芯部发散出的“V”型偏析(亦称半宏观偏析)，在连铸坯纵剖面上见到的具有代表性的中心偏析：小钢锭理论中心偏析的“小钢锭”理论

由于冷却速度的差异，铸坯各面树枝晶的生长速度是不相同的。在某一时刻有些树枝晶生长更快一些，造成与相对面的树枝晶搭桥，阻止液相穴上部的钢液向下部中空区的补缩，当桥下面的钢液继续凝固时，得不到上面钢液的补充而形成疏松或缩孔，或者由于凝固收缩的作用，吸聚了靠近中心两边树枝晶区富集溶质的液体，形成了具有疏松的中心结构，并伴随有严重的中心偏析。这种小钢锭结构一般认为由以下四个阶段形成：小钢锭理论中心偏析的“小钢锭”理论①最初柱状晶从结晶器壁规则地生长发展；②不稳定的柱状晶凝固组织表露出不平衡和不均匀的生长状态而导致某些枝晶比另外一些枝晶生长更快，在凝固过程的早期阶段产生液相穴封闭趋向；③凝固桥产生于两个对立面而快速生长的柱状晶区。另外，凝固桥的形成随钢水过热度增大而加剧；④在两个凝固桥之间残留的钢液凝固，与大型钢锭产生的缺陷的情况相似，但其程度要轻得多。鼓肚理论所谓鼓肚就是凝固坯壳沿铸坯厚度方向发生了变形。鼓肚量增加，铸坯中心偏析程度加重，根据凝固坯壳受力不同，可分为两种类型鼓肚。①因夹辊对弧不准(如辊子偏心)或辊子变形，导致树枝晶间富集的溶质液体流动。如果钢水静压力足够大的话，则铸坯就会发生周期性变形。中心偏析沿轴线基周期性变化．②在两对辊子之间，由于钢水静压力作用而产生鼓肚。当铸坯与夹辊接触时坯壳受压。离开接触点时坯壳在钢水静压作用下产生膨胀，这样坯壳鼓肚呈周期性变化。试验指出，当铸坯还有一定的残余母液，吸入压力为2.5kg/cm2的N2气，坯壳产生4-5mm的鼓肚，形成连续的中心偏析线。中心偏析的“鼓肚”理论V型偏析V型偏析它也是由于凝固过程中两相区内钢水的流动造成的。被溶质富化的钢水通过两相区的“通道”下流，在临近最终凝固时，浓化的钢水在通道中形成“V”型偏析。V型中心偏析的形成理论改善措施

有效地改善连铸坯的中心偏析．(1)增加等轴晶区。采用电磁搅拌，附加超声波，低过热度浇铸。(2)防止在硬化糊状区残余钢液体的出现。采用轻压下来补偿凝固收缩，防止鼓肚；防止动辊与不动辊不在一条直线上。(3)改善凝固状况和形成等轴晶充满的凝固末端。其中，应用最广泛的是电磁搅拌技术。一般认为，电磁搅拌可以通过以下两条途径改善连铸坯的中心偏析；（1）在钢液中产生的强烈流动，一方面使液相穴内温度均匀，另一方面可以打碎部分树枝晶，被打碎的树枝晶部分被熔化掉，部分作为等轴晶的形核核心。这两方面的因素都有助于消除钢液内的剩余过热度，降低凝固前沿的温度梯度，从而使柱状晶的发展受到抑制，这就减少了由于柱状晶对接而生成的“小钢锭”缺陷。（2）在凝固末端，使钢液产生轻柔而紊乱的流动，避免被溶质富化的钢液产生定向流动。中心偏析的改善措施Z1中心偏析的评级图评级图为50规格4张1级Z2中心偏析的评级图2级Z3中心偏析的评级图3级Z4中心偏析的评级图4级Z5实际中心偏析形貌帽口偏析帽口偏析特征：在酸浸试片的中心部位呈现发暗的、易被腐蚀的金属区域。产生原因：由于靠近帽口部位含碳的保温填料对金属的增碳作用所致。评定原则：根据发暗区域的面积大小来评定（参照中心偏析图片评定）皮下气泡皮下气泡特征：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，细长裂缝多数垂直于钢材（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：测量气泡离钢材（坯）的表面的最远距离。P1评级图为100规格1张皮下气泡评级图实际皮下气泡P2残余缩孔残余缩孔特征：在酸浸试片的中心区域（多数情况）呈不规则的折皱裂缝或空洞，在其上或附近常伴有严重的疏松、夹杂物（夹渣）和成分偏析等。产生原因：由于钢液在凝固时发生体积集中收缩而产生的缩孔并在热加工时因切除不尽而部分残留，有时也出现二次缩孔。评定原则：以裂缝和空洞的小于而定C1残余缩孔评级图评级图为100规格3张1级C2残余缩孔评级图2级C3残余缩孔评级图3级C4实际残余缩孔翻皮翻皮特征：在酸浸试片上有呈亮白色弯曲条带或不规则的暗黑线条，并在其上或周围气孔和夹杂物；有的是由密集的空隙和夹杂物组成的条带。产生原因：在浇注过程中表面氧化膜翻入钢液中，凝固前未能浮出所造成。评定原则：测量翻皮离钢材（坯）表面的最远距离及翻皮长度。F1翻皮代表性图片图为100规格3张不评级F2翻皮代表性图片F3翻皮代表性图片白点白点特征：一般是在酸浸试片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。在纵向断口上依其位向不同呈圆形或椭圆形亮点或细小裂缝。产生原因：钢中氢含量高，经热加工变形后在冷却过程中由于应力而产生的裂缝。评定原则：以裂缝长短、条数而定。检验

白点是钢材的低倍缺陷。由于白点特征的多样性，单凭低倍检验还难以给出非常准确的定性判定。要给出准确的判定必须结合低倍酸浸、宏观断口、超声波探伤、化学成分、或微观金相等的综合分析。白点的存在严重破坏钢材或结构件的机械性能，破坏钢材的连续性，使钢材易于脆断，对钢材的危害性极大。白点是不允许存在的低倍缺陷，生产中我们要采取有力的措施加以预防。

低倍酸浸检验按国标GB226—1991检验方法进行酸浸后，肉眼观察，白点的特征为距试样表面一定距离处或近中心部位分布的锯齿形细长裂纹，呈放射状的同心圆或不规则形状。白点的检验检验

宏观断口检验在低倍检验的基础上，在裂纹处，进行纵向断口检验，断口上多呈圆形或椭圆形的银白色斑点。斑点内的组织为颗粒状，有的呈鸭嘴形裂口，白点的尺寸变化大，多分布在偏析区内。

光谱分析在前两项检验的基础上，于裂纹处制取光谱试样直径5mm)，进行光谱分析，在裂纹处激发，然后与标样对比分析，测定氢含量，一般钢材要求氢小于4ppm，但因白点是在由高温向低温冷却的过程中形成的，在这个过程中，氢已经得到一定程度的释放，此时可在低倍酸浸试样未出现裂纹处取一光谱试样进行对比分析，可以看出氢含量的差异。白点的检验检验

显微金相分析在裂纹处取一金相样，按国标GB13298—91制取试样，抛光后于显微镜下观察，白点具有的微观特点为穿晶分布，因其是在高温冷却过程中的低温下形成，热应力大，故形成锯齿形的特征，并且在裂纹附近无氧化脱碳的现象出现，也会发现裂纹的出现与钢中的夹杂物无任何直接关联。

超声波探伤分析白点的缺陷波形与其它缺陷的波形有较大的差异，白点的缺陷波形最大特征是尖锐、底波少。白点的检验检验白点的检验

缓慢拉伸白点形成是钢中氢原子在某些不连续处结合成氢分子，从而产生很大内压。当这个内压超过钢的断裂强度时．就会导致发裂(白点)的形核和扩展。如钢中存在内应力．或外加应力．一方面它能叠加到氢压引起的应力上，同时还可以促进氢原子的扩散。另外，内外应力也可协助氢压力使裂纹产生和扩展，故内外应力的存在将会大大促进白点的产生。应力能促使氢原子向材料内部缺陷或空隙界面扩散、集聚，形成氢分子，由于氢分子在钢中无法扩散，逐步在聚集处形成巨大氢压，当这种压力导致的应力超过钢的断裂应力时，首先形核，进而形成裂纹。在快速断裂情况下，氢扩散所需时间方面缺乏这种演变过程。而采取缓慢拉伸法．在拉伸应力诱发下，使钢中氢有足够时间扩散、聚集并形成裂纹源。低倍试样白点裂纹与拉伸白点断口，它们的形成机理有所不同。前者的氡致裂纹仅仅依赖氢压或氢压和来自于材料的各种内应力的叠加，后者属于外加应力诱发所致。形成滑移说

早期，前苏联学者曾提出：“由于集中滑移面和科特利尔云雾状的氢原子相互作用的结果，滑移面在应力作用下，汇合起来并形成裂纹，在裂缝中氢原子重新结合成分子，引起内应力，促使裂纹扩展。”这个学说有以下几个特点，即形成白点的主要因素是；(1)有氢离(原)子的存在；(2)白点产生在氢扩散之前；(3)受钢的化学成分、组织结构和偏析的影响。白点的形成形成甲烷说

甲烷说解释了马氏体钢形成白点的原因，是相变应力和氢气的综合作用，即：2H2+Fe3C=3Fe+CH4

PCH4=2×105MPa巨大的CH4应力使钢开裂。用这个理论可解释因铁素体钢中含Fe3C数量少，所以产生甲烷少，故在铁素体钢中一般不形成白点。莱氏体钢中Fe3C比较稳定，也因为奥氏体钢中不发生相变，并且溶解氢量较多，所以也不易形成白点。白点的形成形成白点的形成氢气说白点是由于钢中氢含量过多和内应力共同作用造成的。钢从奥氏体一面心立方一体心立方冷却转变的过程中，体心立方较面心立方溶解更少量的氢，有实验证明：从1650℃C冷却至409℃时，氢含量下降至原有的1/80，所以，氢在低温时能造成大的压力。材质的影响相同的含氢量，不同材质却有着不同表现，有些材质对白点敏感，就很容易出现白点，而有些就不易出现。对白点敏感的合金钢有铬钢、铬钼钢、锰钢、锰钼钢、铬锰钢、铬锰钼钢、铬镍钼钢、铬镍钨钢等，所以，这些合金钢在冶炼过程中，更应注意减少氢的含量。形成白点的形成分布区域随钢温的降低，氢在钢中溶解度减小，当冷速加快时，柱状晶内的氢来不及扩散至大气中，聚积在钢的显微孔隙中并结合成分子态，更使其扩散困难，形成巨大的局部压力，达到钢的破断强度以上，从而使钢产生内部断裂，即我们说的白点。因而，白点多分布于柱状晶及以内区域。应力由于树枝状组织的晶轴与晶枝间因成分不均匀性，不同的组织转变产物引起组织应力，变形应力与热应力也起一定作用，同时有人提出应力引起白点不能解释碳化物与莱氏体钢对白点的不敏感性。可见，白点不是应力单独作用的结果。温度白点形成的温度区间为250-100℃之间，而氢扩散系数最大区间为650-300℃，故在300℃以下来不及扩散的氢就存在于钢中而引起应力，从而为形成白点创造了必要的条件。预防白点的预防白点是由于钢中的氢从固溶体中析出而引起的内应力作用的结果，如能在锻轧后进行缓冷，可以避免白点的出现，但应肯定氢是形成白点的主要因素。防止白点的产生应采取的措施如下：(1)冶炼操作时做到高温氧化，沸腾良好，严格控制脱氧量，确保去氢和减少夹杂。(2)原材料必须干燥或烘烤红热，使用少锈优质的废钢，保证浇注系统干燥。(3)条件允许的情况下，采用炉外精炼或真空处理。(4)对热加工后的钢材进行缓冷，退火处理，有条件的进行锻后防白点等温退火处理。新观点新近对白点的新观点江阴兴澄特种钢铁有限公司赵晗，周小明等认为冶炼和连铸生产的GCrl5轴承钢在[H]<2.5ppm时仍可发现低倍白点。有文献认为，当[H]<3ppm就可以避免钢中的白点。用EBT+LF+VD工艺冶炼及连铸工艺生产的GCrl5轴承钢的氢含量非常低([H]<2.5×10-6)，在低倍检验中有时却发现GCr15钢轧材中存在小裂纹，极易与低倍中心疏松相混淆。笔者通过金相检验和扫描电镜分析，认为这些小裂纹具有白点特征，但又无法按照现有的国内外标准评级。因此，需对其存在及影响作深入的研究。产生氢脆的必要条件有三个：①钢中需有氢；②有应力作用：③持续一段时间后才会发生脆断此外，钢中的夹杂物与氢脆有密切的关系，一是夹杂物吸氢(氢含量高)，二是受载后造成应力集中。新观点GCrl5钢虽然含氢量较低，但在其生产过程中，通过钢材中心疏松区域，氢可进行充分地扩散，使吸氢的夹杂和显微缺陷周围区域的金属处于氢脆状态，轧制过程的塑性变形与在相变时的组织应力及冷却时的热应力的共同作用下即可形成白点。白点都具有锯齿状边缘、说明白点的扩张受到了金属阻力的作用，且多数白点断口具有解理特征，则表明该白点形成时．钢已结束了相变和重结晶的过程，因此可能是轧制过程产生的。而少数冰糖状沿晶形貌小区域则可表明其钢材正处于氢脆状态，尚未形成自点。由于氢含量较低．虽然GCrl5钢白点的形成与发展受到限制，怛由于轧制钢材的长度可长达数十米，为氢的纵向扩散提供了空间，且只能在心郊区域断续纵向分散分布。因此自点表现为非常细小的裂纹。文献《钢白点冶金缺陷形成机理》报道，这类白点仅降低塑性，对强度影响不大．对冲击韧性毫无影响。新近对白点的新观点文章对钢中白点的几点认识和讨论

早在本世纪初，冶金工作者就已经注意到钢中白点的存在及其对钢材使用性能的危害。经国内外冶金工作者的努力，已经对钢中白点的机理作出了一些解释，并提出了相应的预防措施。但是，近几年来，由于诸多的原因，又呈现出钢中的白点缺陷不断增加的趋势。尤其是连铸轴承钢过程中常常遇到这种问题，造成大量的经济损失。本文从理论上归纳总结了人们对白点普遍认识和一些新的观点，对于生产实践过程中解决白点困扰会提供一些帮助。

文章对钢中白点的几点认识和讨论文章对钢中白点的几点认识和讨论在淬火断口上，白点的典型形貌为圆形或椭圆形的银白色斑点，分布在纤维状断口的灰色基体。在空气中暴露一段时间后，银白色斑点被氧化成银灰色，继而失去金属光泽。根据1939年英国不列颠委员会的经典定义，“钢中白点为平滑的银白色区域，无论是带有变形方向，还是带有偏析区，都不具有一定的方位。在一般情况下，白点不暴露在钢材的表面。白点的破坏性极大，作为钢中的显微裂纹，可能成为疲劳裂纹源，降低钢的强度。钢中的白点在进一步热加工中可能被焊合。文章形成原因普遍观点长期以来，被人们所普遍接受观点是由于钢中氢含量高，与应力共同作用，会形成“白点”。白点的形成温度与钢中的氢含量、合金化程度、坯件的是寸及冷却速度有关，但是一般来说都要在150℃以下，且白点的形成又有一“孕育’’期。消除白点的有效办法是钢液真空处理和热加工后续缓冷或等温退火处理。有关生产实践表明，如果钢中含氢量为2—3ppm时，钢中完全没有白点。在钢中存在原子氢或质子氢，即有扩散能力的氢，才对形成白点有影响，如果是分子状态的氢对白点的形成并无影响。对钢中白点的几点认识和讨论文章最新观点虽然近几年合金钢连铸生产得到迅速发展，真空处理手段日趋完善，但是轴承钢白点质量问题出现频率明显增加，有些企业连铸轴承钢检验时有50％的缺陷为“白点”。另外，电渣钢中几乎不产生“白点”。可以看出，“氢”是产生白点的主要原因值得质疑。尽管“白点”理论提出已经很多年了，但是很多问题需要人们重新认识。一种新的观念认为，尽管采用炉外精炼、真空处理等技术，钢液纯净度不断提高，但是与模注时代相比，连铸过程加工应力和组织应力明显增加，与热应力共同作用，在保温、缓冷措施不完善的条件下，消除钢中应力措施不到位，会造成铸坯中形成应力裂纹，在钢中短流程区域内形成微小断口，即类似“白点”的裂纹。与传统观念一致地认为，钢中氢含量高时，氢会向小裂纹处扩散，当氢在位错区移动时，促进这些小裂纹的发展。对钢中白点的几点认识和讨论B1白点评级图评级图为100规格3张1级B2白点评级图2级B3白点评级图3级轴心晶间裂缝轴心晶间裂缝特征：此缺陷一般出现于高合金不锈耐热钢（如Cr5Mo、1Cr13、Cr25等中，有时高合金结构钢如18Cr2Ni4WA也常出现。在酸浸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的条纹。评定原则：级别随裂纹的数量与尺寸（长度及其宽度）的增大而升高。由于组织的不均匀性也可能产生“蜘蛛网”的金属酸蚀痕，这不能作为判废的标志，在这种情况下，建议在热处理后（对试样进行正火或退火），重新进行检验。z1轴心晶间裂缝评级图评级图为100规格3张1级z2轴心晶间裂缝评级图2级z3轴心晶间裂缝评级图3级内部气泡内部气泡特征：在酸浸试片上呈直线或弯曲状的长度不等的裂缝，其内壁较为光滑，有的伴有微小可见夹杂物。产生原因：由于钢中含有较多气体所致。N1图为100规格1张代表性内部气泡代表性图片非金属夹杂物及夹渣非金属夹杂物（目视可见的）及夹渣特征：在酸浸试片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液中所致。评定原则：有时出现许多空隙和空洞，如目视这些空隙或空洞未发现夹杂物或夹渣，应不评为非金属夹杂物或夹渣，但对质量要求较高的钢种（指有高倍非金属夹杂物合格级别规定者），建议进行高倍补充检验。FJ1图为100规格1张代表性非金属夹杂物（目视可见的）及夹渣异金属夹杂物异金属夹杂物特征：在酸浸试片颜色和基体组织不同，无一定形状的金属块，有的与基体组织有明显界限，有的界限不清。产生原因：由于冶炼操作不当，合金料未完全熔化或浇注系统中掉入异金属所致。

Y1异金属夹杂物图为100规格1张代表性美介1美标的介绍钢棒、方坯、板坯和锻件的低倍酸侵检验方法ASTME381-19941适用范围1．1低倍酸侵对在低倍率下检查宏观组织的试样进行酸侵蚀的方法，是一种常用的评价钢棒、方坯、板坯和锻材等钢铁产品质量的检验技术。1．2本方法包括用一组分等级照片对钢铁试样进行评级方法，这些照片分等级地显示出钢材在特定状态的形态。本方法只适用于碳钢和低合金钢的钢捧。方坯．板坯以及锻材。美介2美标的介绍1．3检查不同类型的钢可以使用不同种侵蚀剂。钢的化学成分、制造方法、热处理及其它许多因素有差异，它们与侵蚀剂的反应也不同，因此必须考虑各种条件下反应生成物不同，所以要制定采用或不采用某侵蚀剂的通用标准是不切实际的。1．4对标准使用过程中某些相关安全问题，本标准不再强调说明。本标准使用者有责任去建立一套合理的安全和无害的操作设施，使用前要制定相应操作规程。见5．3中的特殊预防说明。美介3美标的介绍本标准专用术语的概述适用模铸产品的术语

飞溅：一个不均匀腐蚀花纹，此处一个不规则形态的区域显示出与周边区域有不同的腐蚀反差。飞溅是正常的，因为在开始浇铸时，飞溅的钢珠凝固和氧化，并且没有完全被余下的钢水熔化掉。钢锭撕裂：一般平行于钢锭模壁表面的皮下裂纹。波状裂纹：垂直于钢锭模壁表面的裂纹，有的扩展，有的未扩展到产品的表面。内裂：一般位于锻造产品中心的单个或多道辐射裂纹。美介4美标的介绍适用连铸产品的术语

激冷带：产品表面迅速冷却形成的精细组织的金属，它一般连续地围绕表面。激冷带裂纹：部分或全部位于激冷带的一些裂纹，有的可能扩展到产品表面。对角线裂纹：完全或部分位于非圆产品对角线区域的裂纹，此处临近柱状晶或枝状晶生长花纹交叉的地方。皮下裂纹：垂直于激冷带及激冷带正下方的裂纹。半辐射裂纹：垂直于产品表面，位于产品表面与产品中心之间的接近中间的裂纹。美介5美标的介绍

中心裂纹：纵横比(长／宽)≥3的裂纹，或大部分处于产品中心附近的裂纹。星状裂纹：产品中心上的星状裂纹或半辐射裂纹。一般疏松：均匀分布在产品中心部位的许多圆形或不规则形状的针孔。白带：平行于产品表面的白壳连续的腐蚀带，它常常位于1／4或3／4半径处，一般来说这与电磁搅拌有关。柱状晶：在凝固过程中单向生长形成的一种比较长的粗大组织。美介6美标的介绍同时适用于模注和连铸产品的状态非金属夹杂：钢中分散的非金屑颗粒或低倍酸侵夹杂溶解时形成的空洞。框形偏析：一条暗色的腐蚀带，呈矩形或方形，通常位于横截面中心，一般只在锻造产品中看到。在模铸产品中，有时称它为粗晶(钢锭结构缺陷)或锭型花纹偏析。缩孔或中心孔洞：位于产品中心或附近的单个大的空穴。中心琉松：聚集在产品中心的许多匠形或不规则形状的空洞。黑心：在产品中心上的黑色腐蚀块。黑心是实心物质，不要与中心疏松混淆。针孔：位于产品表面或表皮下的细孔。夹渣：一般为融熔保护渣的残留夹杂，它位于产品表面或皮下。常常在连铸或下注产品中发现。美介7白点：由于局部相变产生的应力以及热加工后冷却过程中氢溶解度影响导致的短小不连续的内部裂纹。在一个腐蚀的模切面上，这些裂纹以短、密集和不连续的形态出现，又常常位于截面中心与表面之间的中间位置。通常也称为破碎裂纹或发裂气孔：不规则形状的孔洞，它们在整个横截面上可以是，也可以不是均匀分布的。它们可能出现在产品的皮下至产品中心的任何地方，这些分布来源与钢液的纯洁度有关。树枝状组织：具有枝杈(一次、二次、三次枝权)的树枝状花纹，这是由于在凝固过程中成分差异引起的。就某一特定成分来说．弱树枝状组织与浇铸时钢水过热有关，强树枝状组织则与浇铸时钢水超过热有关。成分差异也影响到树枝状组织的清晰度。美标的介绍美介84意义和使用低倍酸侵被用于钢铁工业是因为它是一个简单的检验，这个检验为所取试样提供了相对均匀性的信息。此种方法利用了一种酸或其它腐蚀性试剂的作用去显示经适当制备样品的一个宏观组织特征。低倍酸侵这个名称意味着被酸侵的表面是用肉眼或用低倍放大镜(常用<10×)去检查。低倍酸侵能显示：(1)组织的变化，如：晶粒度、枝晶和柱状晶组织；(2)化学成丹的变化，如：偏析、晶内偏析及带状组织；(3)不连续处的存在，如：重皮、裂缝、裂纹、疏松、破裂、缩孔及白点。美标的介绍美介9根据工艺、合同、订货单或者技术条件的要求．当生产锻材、方坯、板坯等时应接受低倍酸侵试验与检查，制造者和用户对下列几点应该取得一致意见：(1)检验将在生产阶段进行；(2)受检切面的数量和位置；(3)试样酸侵必须的表面准备；(4)酸侵剂、温度和酸侵时间；(5)被认为是有害状态的类型、大小、数量、位置及取向。没有特殊规定时．检验方法可以由生产厂来选择去满足指定的技术条件要求。用户与生产厂意见一致时，对连铸来说可以用铸件横截面的硫印检验替代低倍酸侵检验。硫印检验应按E1180规定执行。试样的检验和评级应符合本标准(E381)的第10、11节。美标的介绍美介10溶液1钢铁低倍酸侵常用试剂是盐酸(HCl)和水的1：1体积混合液。盐酸不需用化学纯试剂。工业用盐酸(又称粗盐酸)可以满足要求。酸侵溶液应该透明而无渣滓。加热到70-80℃(160～180F)。加热酸液应在通风柜(罩)里进行，或者采用其它方法来排除腐蚀性烟雾。溶液加热时不会引起浓度重大变化。如果酸侵溶液没有变得太脏或酸度太弱就可以继续使用。注：为了使某些类型产品充分反应得到合适的腐蚀，必须加进一些双氧水。但双氧水应在室温下加入到酸侵槽中。2第二种低倍酸侵溶液是由HCl(38%体积)、硫酸(12%体积)和水(50％体积)组成的(有关酸的质量，加热以及通风见5．1)，此种方法更有利于某些产品产生更清晰的组织。美标的介绍美介113在混台酸侵溶液时必须小心谨慎，这些都是强酸，它们能产生剧烈的化学热。要将酸慢慢加入至水中并不停地搅拌。特别是硫酸绝对要这样操作。混合酸液和低倍酸侵都要在通风柜(罩)中进行。410％-20%过硫酸铵盐水溶液最初被用在纵向切面来检测阴影线、偏析、流线等。要得到好的效果必须使用新配成的溶液。溶液应在室温下刷在成品表面上。在试块一直处于潮湿状态时检验才是最有效的。55％或lO％硝酸、酒精或水溶液被用来检测局部剧烈应变，研磨裂纹，过热区域及渗碳深度或脱碳深度。使用这个试剂需要一个光滑的表面，并且在室温下或侵或涂刷。6对于有特殊要求的可以使用很多其它试剂．在使用不同于上面所述的试剂时，它应该取得用户和生产厂的一致同意。美标的介绍美介136取样1当用低倍酸侵作为一种检验步骤而使用时，应该在生产的早期阶段进行取样，这样一来，如果证明材料不合格的话，就可以减少那些不必要工序的试样检验量(或者工序可以修订以便利用材料)。对于铸锭产品，试样常常取自断裂的钢锭。小尺寸的方坯或板坯在第一次切断时取样。连铸产品取样常常是在准铸态进行，或者在中间或最后工序取样，这取决于取样的尺寸大小和选择。如果不知道铸锭内的位置则可进行成品随机取样。2一般来说，试样是从钢棒、方坯或板坯端部切取下，呈圆片或方片形式的。有关取样前应消除诸如“鱼尾”之类任何外来轧制的影响，这一点很多文章已描述过。试样也可用任何方便的方式进行冷切。用锯和砂轮切断机均可。火焰切割或其它热切割方式严重影响试样组织，因此，热切法只能用来切下一大块材料，然后再用冷切法切割成所需尺寸。应该去除足够的热切材料表面，以便清除热切的影响。

美标的介绍美介143用低倍酸侵检验本技术条件指出的钢产品时，试样制成薄片，一般厚13～25mm(1/2～1in)。通常切取试片或试样以显示出一个横向截面；但也可以根据技术条件，合同或订货单的要求包括制备和检查纵向。4当只在一块试样(棒、方坯、板坯)上检验时，用户可要求在试片两面或仅仅一面上进行检验。5当在一炉钢的数块试样上检验时，用户可要求每片试样独立进行检验，或者可以由生产厂和用户一致同意的代表性取样方法进行，6为了显示一定型式的内部不连续性(如热裂纹或白点)用户可规定用低倍酸侵检验的试片要从距样品两端某一定距离处截取。至于锻材，根据前面的有关协议，或者可以在锻材切掉不要的多余金属上，或者锻材的端部取样，或者在锻成倍尺锻材，并且在切断倍尺锻材时在各段之间切下检验试片。美标的介绍美介157制备1试样不需要精心制备，只要能提供光滑表面又具有最小量的冷加工变形的任何方法均可。试片可在车床上或在牛头刨床上车刨出平面。一般的步骤是先粗加工(车或刨)，然后精加工(车或刨)。这就制出一个光滑表面并能去除前道工序的冷加工带来的冷加工变形层。要得到合适的试掸必须有锋利的刀具。也可以用研磨法，一般也是同样方式进行，研磨法常使用高速砂轮或轻微研磨进行精加工。如有必要显露精细的细节时，试样应该用金相砂纸进行研磨．或进行金相抛光。美标的介绍美介162试样制备好后，要腐蚀的表面应该是清洁的。任何油膏、油脂或其它残留物都将会引起不均匀腐蚀，因而必须去除掉。有时必须用溶剂去清洗表面，而表面一旦清洗之后，就应该小心避免接触或以其它方式沾污表面。3大的横断面切块可以切割成较小的试块，以便于处理