金属的低倍组织的缺陷分析

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高强船板低倍组织缺陷原因分析

高强船板低倍组织缺陷原因分析
( 辑 袁 晓青 ) 编
修 回 日期 :0 1 0 — l 2 1- 6 0
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山 东 钢 铁 注 资非 洲 矿 业 协 议 终 成 定 局
T noi 铁 矿 已探 明资 源 储量 为 15亿 t平 均 品位 3 %左 右 , 全球 已探 明的 资源 量 最 大 的磁 铁 okli l 0 , 0 是
摘 要 : 高强船板 低倍 组 织腐蚀 时产 生的 长条状 开 裂缺 陷进 行 了研 究 分析 。 究发 现 , 对 研 钢 板 的拉 伸 、 冲击 断 口均观 察 到撕 裂 状缺 陷 , 主要 是 由于铸 坯 的 中心偏析 引起 的 , 对钢 的 强 这 其
度 、 温韧 性 以及 弯曲性 能 无 明显影 响 。钢 板在 心 部珠 光体 偏 析 带形 成的 细 长条 Mn 低 S是 产生
属 ,0பைடு நூலகம்0 1 : 一 0 2 1()1l.
变为 断续 的单 个 或几 个 点坑 呈长 条 状排 列 。深 入 观察 单个 点坑 可 以看 出 , 点坑 的边缘 光 滑 圆润 . 为
典 型 的腐 蚀后 产 生 的腐蚀 孑 洞 。 因 此 , 于 心 部 L 由
组 织 中存 在 大 量 细 长 条 Mn S夹 杂 ,低 倍 观察 时 采 用 酸蚀 检 验后 容 易 出现腐 蚀 孔洞 。这 些 长条 状 孔 洞 并非 钢板 本 身存 在 的缺 陷 。从 高强 船板 的生
c u e y t e c n r ls g e ai n o e s a d a d as n i ae t a h s e e t a e n oi e a s d b h e t e r g t ft t n n lo i d c t h t e e d f cs h v o n t — a o h r t c a l f c n t e sr n t ,lw e e a u e i a t tu h e s a d b n i g p o e t ft e p ae b e e f t o h te gh o tmp r t r mp c o g n s n e d n rp r o h l t . e y T e ma n f c o e d n o t e ma r s o i o r so r c i g i c u e y t e f e sr n l so h i a t rla i g t h c o c p c c ro i n c a k n s a s d b h n t p i c u i n i i Mn o me n t e s g e ai n b n t t e c n r lp a l e o h l t , n h l t h s n n S fr d i h e r g t a d a h e ta e ri ft e p a e a d t e p ae a o a y o t c a k n ee t. rc ig d fcs Ke r s s i — u l i g p a e s l t g fa t r ee t ma r sr c u e c n r l e r g t n y wo d : h p b i n lt ; p i i — r cu e d f c; c o tu t r ; e t g e a i d tn a s o

低倍组织检验

低倍组织检验
扩散(即运动)速度大 不相同而形成的化学成分
不均匀现象。
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偏析
方框偏析 局部偏析
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偏析
主要危害:造成钢材中化学成分的不均匀性 ; 将导致钢材的机械性能、物理性能的降低。
硫偏析:能 破坏金属 的连续性, 锻造和轧 制时会引起 热脆而开裂。
磷偏析:会造 成冷脆,并促 进钢的回火
脆性。
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危害
发纹
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发纹
如何检 验
根据 GB/T10121-2008《钢材塔形发纹磁粉检验方 法》,将钢材车制成塔形试样,经磁力探伤或热 酸洗后计算发纹数量和长度。
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发纹
酸蚀检验法优点:真实地反应表面缺陷,不会 把皮下缺陷也显示出来,缺点是侵蚀过深会使缺 陷扩大,或把流线误判为发纹。
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主要缺陷评定原则
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注意事项
1、试样粗糙度要保证,不得有油污和加工伤痕; 2、酸洗时温度和时间要适宜; 3、清洗时试样表面的腐蚀产物要刷干净,用热水喷淋后立
即吸干或吹干; 4、酸洗之后样品尽可能立即评定; 5、对于酸洗不合格样品在重新酸洗之前,须重新进行磨加
工,磨去腐蚀层。
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检测结果描述
发纹的最大长度
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样品制备
取样部位:检验目的不同,选取部位不同。
检验钢材表面缺陷:选取钢材和零件的外表面; 检验钢材质量:钢材的两端,钢锭的头部; 失效分析:缺陷处取样。 横向试样厚度:20mm 表面粗糙度:不大于1.6um。
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热酸蚀试剂和试验规范
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主要操作步骤
样品制备
加热酸洗
冲洗吹干

低倍检验规范

低倍检验规范

低倍检验规范编制:审核:批准:日期:1、适用范围本规程适用于进厂钢材的低倍检验。

2、检验依据GB226-91 钢的低倍组织及缺陷酸蚀试验法GB/Tl979-2001 结构钢低倍组织缺陷评级图3、检验要求钢材的低倍组织检验:在进厂钢材中,只对合金结构钢做低倍检验,检验取样、酸蚀、组织缺陷分析判定,按国家相关标准进行,认真填写低倍检测报告单,并对其检验结论的正确性负责。

低倍酸蚀试样的制备:低倍试样可采用锯床切取,试样截取的部位、数量和试样状态应按有关标准、技术条件或双方协议的规定进行,一般是取横向试样,试样检验面距切割面的参考尺寸为:不小于钢材(坯)直径或厚度的倍,横向低倍试样的厚度一般为20毫米,试面应垂直钢材(坯)的延伸方向。

试样可采用车、铣、磨进行加工,试面的光洁度以能正确地反映酸浸后检验面的质量为准,一般不应低于,冷酸腐蚀法应不低于,腐蚀时试面不得有油污和伤痕。

试面距切割面的参考尺寸为:a.热切时不小于20mm;b.冷切时不小于10mm;c.烧割时不小于40mm。

低倍试样热酸浸蚀:对低倍试样进行热酸腐蚀时,显示钢的低倍组织及缺陷。

酸蚀液的选择、酸浸时间长短以准确显示钢的低倍组织缺陷为准,一般可按下表进行选择。

低倍组织评级:依据GB/Tl979-2001进行组织评级。

试样的保存:为将试样保存一定的时间,建议采用下列方法:a.中和法:用10%氨水酒精溶液浸泡后,再以热水冲刷净,并吹干:b.钝化法:短时间地浸入浓硝酸(大约5s):钝化后的试样用热水冲刷净并干燥:c.涂层保护法:涂清漆、塑料膜等。

4、设备使用和安全要求操纵人员须熟知设备性能,定期进行维护保养,酸蚀液配制和使用时应做好防护,以防事故的发生。

低倍组织检验

低倍组织检验

试样的保存: 为了将试样保存一定的时间,建议采用下列方法: a、中和法:用10%氨水酒精溶液浸泡后,再以热水冲洗刷净,并吹干; b、钝化法:短时间地浸入浓硝酸(大约5 s);钝化后的试样用热水冲洗刷 净并干燥;
c、涂层保护法:涂清漆、塑料膜等
d、典型低倍组织用数码相机将图像拍照下来,供以后学习参考。
钢的低倍检验
董孟宪
概述
低倍检验的地位 在产品验收、新品试制、工艺调整与控制方面占有十分重要的地位。 低倍检验为金相检验的一部分,低倍相对于高倍而言。 低倍试验包括酸蚀低倍、塔形发纹、S印、P印、流线等方法。 验收检验项目: 1、圆钢 (优质、高级优质、特级优质)

1)优钢:横截面酸浸低倍组织为合格级别: 一般疏松、中心疏松、锭型偏析,而低倍缺陷一 般要求不得有目视可见的缩孔、气泡、裂纹、夹杂、翻皮和白点等。 2)合结钢:横截面酸浸低倍组织为合格级别: 一般疏松、中心疏松、锭型偏析、一般点状偏 析、边缘点状偏析,而低倍缺陷一般要求不得有目视可见的缩孔、气泡、裂纹、夹杂、翻皮 、白点、晶间裂纹等。 3)轴承钢:产品标准自带评级标准,横截面酸浸低倍组织为合格级别: 一般疏松、中心疏松 、锭型偏析、一般点状偏析、边缘点状偏析,而低倍缺陷一般要求不得有目视可见的缩孔、 皮下气泡、裂纹、夹杂、白点、过烧等 2、圆坯、方坯 1) 管坯横截面酸浸低倍组织试片上的中心疏松、 缩孔、 中心裂纹、 中间裂纹、 皮下裂纹、 皮下气泡应按附录A评定, 其合格级别应分别不大于2 级。结晶组织。 2)优钢及合结钢按YB/T153-1999,评定项目:中心疏松、中心偏析、缩孔、内部裂纹(角部 裂纹、皮下裂纹、中间裂纹、中心裂纹) 、皮下气泡、非金属夹杂物、白亮带、夹渣、异金 属夹杂、翻皮等。 优质非合金钢、 特殊质量非合金钢、 合金钢连铸坯应按 Y B / T1 5 3 进行低倍组织评定, 其合格级别由供需双方协商确定, 如供方能保证低倍合格, 可不作检验 普钢、高强钢方坯参照YB/T153-1999进行评定。

金属的低倍组织缺陷分析

金属的低倍组织缺陷分析

贵州大学实验报告(小三号,加黑)
学院:材料与冶金专业:材料科学与工程班级:材料081
图5-1 不同浇铸条件下铝锭的宏观组织
℃浇铸,3mm厚铁模 b)800℃浇铸,10mm厚铁模 c)680℃浇铸,100mm厚铁模加硅铁粉
图5-2 钢中常见的低倍缺陷
a)一般疏松 b)方框偏析 c)皮下气泡 d)白点 e)缩孔残余
次消光和发亮现象。

对于
透明的,各向同性的球形夹物,
SiO 2,在明场下呈深灰 图5-3 钢中的非金属夹杂
Al 2O 3 b )MnS c )TiN d )玻璃质SiO 2明场下光环特征 e )玻璃质SiO 2,偏
图5-4 偏振光装置示意图
几种非金属夹杂物的特征
暗场偏振光
,不规则外形小颗粒成群分布,透明、淡黄色透明,弱各向异性
注:各学院可根据教学需要对以上栏目进行增减。

表格内容可根据内容扩充。

连铸方坯低倍组织及缺陷特性分析

连铸方坯低倍组织及缺陷特性分析

连铸方坯低倍组织及缺陷特性分析王英(南京钢铁集团有限公司质管处南京,210035)摘要:通过酸蚀低倍试验和金相检验,对连铸方坯内部的低倍组织及缺陷的类型、宏微观特征以及形成原因进行了分析,并提出了控制这些缺陷的主要措施。

关键词:连铸方坯;低倍组织;金相检验;缺陷0 引言连铸坯的冶金质量指标主要由钢的纯净度、钢坯的表面缺陷及内部低倍组织缺陷的情况来衡量。

钢的纯净度的状况在浇铸之前已由钢液的冶炼过程所控制,而铸坯的表面质量和内部质量由连铸机的浇铸过程来控制。

连铸方坯生产中发现的低倍缺陷有众多类型,每类缺陷对铸坯质量的影响因素各不相同;此外,不同的铸坯结晶组织状况对铸坯质量的影响也不尽相同,因此,分析研究铸坯低倍组织及缺陷的特征,进而弄清缺陷的形成原因,是控制铸坯质量的重要前提。

本文通过对本公司生产的130mm,150mm方等规格的铸坯进行大量的酸蚀低倍试验和金相检验,弄清了方坯内部缺陷的主要类型及其宏微观特征,并对缺陷的形成原因作了分析,在此基础上提出了控制缺陷的主要措施。

1 铸坯的低倍组织通过大量的酸蚀低倍检验表明,无论什么钢种或什么规格,连铸方坯的低倍组织(即宏观组织)一般由边部细等轴晶、柱状晶和心部粗等轴晶三部分组成。

铸坯中能够获得这三种结构,特别是心部粗等轴晶占有一定的数量,这样的连铸坯是较为理想的情况,而柱状晶发达则易导致严重的坯内部缺陷。

1.1 边部细等轴晶区边部细等轴晶区,又称激冷层,由等轴细晶组成,组织致密,杂质相对量低,表层质量较好。

具有均匀激冷层的铸坯,其正方度较好,表面无鼓肚或凹陷,为保证钢材的表面质量,提供了有利条件。

而往往由于操作条件的变化,坯壳厚度是不均匀的,在激冷层较薄的角部坯壳下凹,在下凹处皮下形成垂直于表面的裂纹,裂纹严重时扩展到坯的对角线,并且沿对角线向心部延伸扩展。

1.2 柱状晶区铸坯的柱状晶区,柱状晶以树枝晶从表面向内部生长,其生长的方向即热流的散热传导方向,近似于垂直铸坯的表面。

低倍组织检验分析

低倍组织检验分析
排风设备:试样在酸洗过程中会产生大量有毒有害气体,对人体和周边的环境 造成极大危害,因此在酸洗的整个过程中,应在强的抽排风通风厨内进行。
酸浸装置:常用的酸洗槽有,铅槽、玻璃钢槽、塑料槽、华岗石槽以及瓷盆或 烧杯等。瓷盆或烧杯不建议使用。二者都均易坏漏和破碎。有不安全隐患。
加热体:根据所用的容器可采用相应的加热体,如蒸汽、电热石英管、电炉等。 刷 子:将腐蚀后的试样用毛刷将试样表面的沉积物刷去。 吹风机:将刷洗清洗的试样用吹风即吹干。
a、热切时不小于20mm; b、冷切时不小于10mm; c、烧割时不小于40mm 热酸浸试样表面粗糙度应不大于Ra1.6μm,冷酸浸蚀试样表面粗糙度不 大于Ra0.8μm。 试样尺寸: 棒材:试样厚度一般为20mm,试样面垂直于钢材(坯)的延伸方向。 钢板:低倍试面的尺寸一般长为250mm
20mm
排风设备酸洗装置及酸洗必备工具
样表面的铜层,后用水冲净。
(1)不锈钢表层有一层黑色可用不锈钢洗液刷洗,用5%重铬酸钾 清洗不锈钢和结
+10%硫酸水溶液
构钢溶液
H2So4 1升 +K2Cr2O7 500克+H2O10升 (2)结构钢用10%硝酸水溶液刷擦
酸洗过程注意事项: 试样酸浸前,应将试样面上的油污洗净,去污时可采用去污粉。当
酸浸试样到了预期腐蚀程度后,将试样从酸洗容器中取出,然后用毛刷 将试样表面上的腐蚀产物在热水洗下刷洗后将试样吹干。
当酸浸试样为不锈钢时,酸浸后将试样从酸池中取出用清水冲净, 然后用不锈钢清洗液将表面黑色沉淀物刷洗干净后将试样吹干。
如果试样腐蚀过深,必需将试样重新进行加工,除去1mm,在进行酸浸 试验。
钢与合金
碳素结构钢,合金 钢
合金钢
硝酸60 mL,盐酸200 mL,氯化高铁,过硫酸铵,水50 mL

钢的组织低倍检验作业指导书

钢的组织低倍检验作业指导书

低倍组织检验作业指导书页码版本1/5A制定日期执行日期一.目的钢的低倍组织检验的浸蚀与低倍组织缺陷评定涉及方法种类较多,本作业指导书对适宜的方法选择及具体操作方法进展标准,保证检验结果的准确性、牢靠性。

二.适用范围金属的宏观检验及宏观缺陷评定。

本指导书仅对钢的低倍组织检验及评定进展阐述。

三.原理钢的低倍组织检验利用酸蚀进展组织显示。

酸蚀的浸蚀属于电化学浸蚀。

由于试样外表存在着成分及组织上的不均匀性以及各种缺陷和物理状态上的差异,在电解质作用下,不同部位存在不同电极电位,组成了很多微电池。

每一个微电池中电位高的区域作为阳极,电位低的区域作为阴极。

酸蚀过程中,阳极局部被浸蚀,阴极局部不发生浸蚀。

用盐酸做浸蚀液时,被检验面的金属发生如下电化学反响:阳极反响Fe→Fe2++2e,Fe→Fe3++3e阴极反响2H++2e→H2↑电子由阳极流向阴极,阳极被浸蚀Fe2++2Cl-1→Fe Cl ↓2Fe2++3Cl-1→Fe Cl ↓3四.试验4.1试样试样的截取部位及数量可按技术条件过供需双方的协议规定取样。

假设无规定时可在钢材上按炉号抽取两支试样。

缺陷分析时在缺陷最严峻的部位取样,一般在第一和最末号钢锭的头部截取。

一般取横向试样,取样时应保证被检面的组织不因切取操作而产生变化。

取样方法可参照金相检验试样取样。

观看面的加工外表粗糙度值应不高于Ra1.6μm,冷蚀法不高于0.8μm。

试样外表必需清洁、无油污,必要时可用汽油、酒精或苯等清洗。

试面距切割面的参考尺寸为:热切时不小于20mm;冷切时不小于10mm;烧割时不小于40mm。

横向试样的厚度一般为20mm,试面应垂直钢材的延长方向;纵向试样的长度一般为边长或直径的1.5 倍,试面应通过钢材的纵轴,试面的最终一次加工方向应垂直于钢材的延长方向。

钢材试面尺寸一般长为250mm,宽为板厚。

4.2试验方法钢的低倍组织检验包括热酸蚀、冷酸蚀及电解浸蚀法等。

生产检验时可从三种方法中任选一种,但仲裁时规定以热酸蚀为准。

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贵州大学实验报告
学院:材料与冶金学院专业:材料科学与工程班级:材料082
姓名
罗宽
学号
080802110096
实验组
4
实验时间
指导教师
张忠全
成绩
实验项目名称
金属的低倍组织缺陷分析
实验目的
(一)研究浇铸条件对铸锭宏观组织的影响。
(二)认识钢坯和铸锭的典型低倍缺陷。
(三)了解非金属夹杂物的鉴别方法及特征。
凝固时枝晶间隙得不到液体寂充,形成的显微缩孔
方框偏析
方框形暗色条带
原钢锭为方形,凝固时杂质被推向柱状晶的前沿,聚焦在与中心等轴晶相遇处,酸蚀后出现腐蚀较深的方框区域
皮下气泡
靠近表皮呈圆或椭圆形光滑孔洞,热加工后呈垂直表面的裂纹
浇铸条件不良,如锭模涂料中的水分与钢液作用产生气体形成表皮层所泡
白点
在横向酸蚀试样上为细和三发丝状裂纹,无次序分布。在纵向断口上呈银亮色白斑
钢中氢原子析出并聚集成氢分子,产生巨大压力,使钢低温相变时开裂
缩孔残余
中心树根状孔洞
缩孔未切除干净
(三)非金属夹杂分析
金属材料中的非金属夹杂物、不仅降低零件的性能,还会导致灾难性事故,故应严加控制和检查。
对一些已知特征的非金属夹杂,如纯钢中的氧化铜夹杂,钢中的氧化物、硫化物,氮化物等,可用常规金相方法来辨别;对那些难以在昔通光学显微镜下鉴别的未知夹杂物,还需采用其它研究手段,如电子探针,透射电镜、X射线铅构分析以及二次离子质谱仪(SIMS)等来确定其组成和结构。
实验总结
钢坯的典型低倍缺陷,为控制钢材质量,铸锭开坯后,需对成材前的钢坯按国家标准进行低倍组织检验,并对缺陷进行评级。常见的低倍缺陷有:疏松、方框偏析、蜂窝气泡、白点及缩孔残余等。对一些已知特征的非金属夹杂,如纯钢中的氧化铜夹杂,钢中的氧化物、硫化物,氮化物等,可用常规金相方法来辨别;对那些难以在昔通光学显微镜下鉴别的未知夹杂物,还需采用其它研究手段。
4、磨面入水擦洗。
5、流动水冲洗干净后吹干。
6、进行观察分析。
(二)观察并绘出各种低倍缺陷示意图。
(三)用金相法鉴别几种非金属夹杂,并对照标准(见附录4)评级
实验内容
(一)观察铝锭的宏观组织,分析不同浇铸条件对铸锭组织的影响。
(二)认识几种典型的低倍缺陷组织。
(三)鉴别几种常见的非金属夹杂。
实验数据
实验要求
实验教师用铝锭进行现场宏观组织分析,用标准夹杂物试样用金相显微镜进行分析。
实验原理
(一)铸锭的宏观组织
金属材料性能的优劣、首先取决于能否获得优质的铸锭,故对铸锭组织要进行控制和检验。
铸锭的宏观组织一般包括三个晶区,即由于激冷形成的表层细晶区,迎着散热方向生长的柱状晶区,和均匀散热形成的位向各异的中心等轴晶区。浇铸条件不同时各区的大小及晶粒粗细均不一样,见图5-1。如加大冷速和散热的方向性,有利于柱状晶区的发展;减慢冷速,增加散热的均匀性。有利于扩大等轴晶区。各区有着不同的性能特点:如柱状晶区纯度高,平行柱晶纵向的性能优于垂直方向的性能,柱状晶交界处为脆弱面,热加工时易开裂;等轴晶区性能无方向性,当杂质,疏松少时,结晶致密,宜于压力加工。故除了对塑性很好的材料允许柱状晶区较宽外,一般均要限制柱状区的宽度不超过规定值。
图(1)不同浇铸条件下铝锭的宏观组织
a)680℃浇铸,3mm厚铁模b)800℃浇铸,10mm厚铁模c)680℃浇铸,100mm厚铁模加硅铁粉
图(2)钢中常见的低倍缺陷
a)一般疏松b)方框偏析c)皮下气泡d)白点e)缩孔பைடு நூலகம்余
图(3)钢中的非金属夹杂
a)Al2O3b)MnSc)TiNd)玻璃质SiO2明场下光环特征e)玻璃质SiO2,偏光下黑十字特征
铸锭的缩孔,疏松,元素的偏析亦可显现在其宏观酸蚀面上。
(二)钢坯的典型低倍缺陷
为控制钢材质量,铸锭开坯后,需对成材前的钢坯按国家标准进行低倍组织检验,并对缺陷进行评级。常见的低倍缺陷有:疏松、方框偏析、蜂窝气泡、白点及缩孔残余等。
表(1)常见低倍缺陷及其主要成因
缺陷名称
形貌特征
主要成因
一般疏松
小孔散布整个磨面
在金相显微镜下鉴别夹杂物时,要精心制备金相试样,保持夹杂物外形完整不剥落,然后依次采用明场、暗场和偏光三种照明方式检查其形状分布,色彩等特征,从而辨明其类型。
实验仪器
(一)不同条件浇铸并显示出宏观组织的铝锭供分析。
(二)制备好的各种低倍缺陷试样。
(三)非金属夹杂物试样3套,每套内容见表9-2。
(四)显微镜16台,放大镜5~10个.
(五)铝锭浸蚀剂:
25mlH2O+45mlHC1+15mlHNO3+15mlHF
实验步骤
(一)铝锭低倍组织分析
观察分析已制备好的,不同条件下浇铸的铝锭宏观组织,或按下列步骤自行制备铝锭试样。
1、磨平铝锭的纵向剖面,磨至500号金相砂纸即可。
2、洗净磨面。
3、将铝锭磨面朝上放人冷水盆中,水面低于磨面。蘸浸蚀剂擦蚀磨面,擦至出现晶粒时为止,注意观察,勿使唐面上生成黑色膜。浸蚀应在通风柜中进行。
指导教师意见
签名:年月日
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