A. 鋼材中常見的冶金缺陷有哪些
影響鋼材表面完整性和光潔程度等表面質發的缺陷,統稱表面缺陷。鋼材的表面缺陷,不僅影響外觀,而且容易引起應力集中,降低強度(特別是疲勞強度和沖擊性能)。鋼材有表面缺陷處還易於生銹。鋼材的表面缺陷,一般用肉眼或十倍以下的放大鏡檢查,必要時用銼刀、砂輪磨削後或經表面酸洗後檢査。鋼材常見的表面缺陷有以下幾種:
(1)氧化鐵皮
氧化鐵皮是鋼材在加熱、軋制和冷卻過程中,表面生成的金屬氧化物。這是生產過程中的產物,對於一般熱軋鋼材來說,並不是什麼缺陷,但是對於供冷壓力加工的鋼材(如沖壓鋼板)和鍍層鋼板來說,氧化鐵皮的存在不僅會影響製品的表面質量,還會增加工具的磨損,雖可用酸洗除掉這層氧化皮,但是因氧化皮造成的鋼板表面的粗糙和不平,也會增加底漆和
但是因氧化皮造成的鋼板表面的粗糙和不平,也會增加底漆和鍍層金屬的消耗。在這種情況下,氧化鐵皮就是不允許存在的缺陷。另外,由於在軋制過程中,氧化鐵皮去除的不幹凈,部分氧化鐵皮嵌入金厲表面成灰黑色或紅棕色的條塊,也是缺陷。
(2)銹蝕
鋼材的銹濁分浮銹、中銹、重銹、水漬銹等,對於鍍錫(鋅)的鋼材,還冇粉末銹、破錫(鋅)銹等。
浮銹。又叫輕銹,或一級銹。呈黃色或淡紅色細粉末浮在鋼材表面,用麻布或軟刷即可除掉,對使用無影響。
中銹。又叫跡銹,或二級銹。呈紅褐色或淡褐色成堆粉.末,用硬棕或鋼絲刷才能刷掉。除銹後鋼材表面留有痕跡,影響表面光潔。
重銹。又叫層銹,或三級銹。呈暗褐色或紅黃色層片,用鋼絲刷才能去掉。除銹後表面有麻坑。重銹不但影響鋼材表面質量,而且使強度降低。
水潰。表面因受雨水或海水輕微浸濁而形成的灰黑色或暗紅色水紋印跡,輕者用麻布即可擦去。
粉末銹。鍍層表面形成的白色或灰色粉末,用麻布即可擦
去,除銹後表面粗糙。
破錫(鋅)銹。由於鍍層銹濁破壞,暴滿出基體金屬,對於破錫(鋅)鋼材,這種銹蝕影響最大,將加速基本金厲的銹蝕。
B. 鋼材表面的麻點缺陷是由原料缺陷產生的嗎
鋼材表面的麻點缺陷不一定是由原料缺陷產生的。
麻點缺陷大多數內是由於鋼材生產中產生的容,具體原因有:
一、熱軋鋼材
1.加熱後,原料的表面存在大量的氧化鐵皮,加工時氧化鐵皮去除不凈被壓入鋼材表面;
2.鋼材熱加工時,軋輥表面粘鋼、粗糙、...引起鋼材表面的麻點;
3.鋼材精整處理處理時,矯直輥表面不光或將二次氧化鐵皮壓入而形成麻點。
二、冷加工鋼材
1.退火溫度太高,產生嚴重的氧化鐵皮而形成麻點;
2.冷加工前酸洗不凈
另外,生產鋼材的原料表面有較重的凹坑、皮下氣包、等等也會造成生產出的鋼材表面的麻點。
C. 鋼材中常見的缺陷有哪些
鋼材常見缺陷有三種:
一、表面質量缺陷
1、表面裂紋:指鋼材表面呈直線形的裂紋現象,一般應與鍛造或軋制方向一致。
形成原因:主要是因為在加工(鍛造、軋制、熱處理調質)過程中因表面過燒、脫碳、疏鬆、變形和內應力過大以及表面硫、磷雜質含量較多而產生的發紋、熱裂紋和冷裂紋。
表面裂紋可以通過肉眼觀察、酸洗、磁粉探傷、著色檢驗和金相等方法檢驗出來。在確認裂紋時,必須注意區分鋼材表面的氧化皮本身質脆疏鬆經過輕微彎曲而呈現的裂紋,而鋼材本身並沒有裂紋。
2、重皮與折疊:鋼材表面黏結的呈舌狀或鱗狀的金屬薄片,在局部表面形成重疊,有明顯的折疊紋。形成原因:在熱加工過程中由於鋼坯上的飛邊、毛刺、凹陷、夾雜物、皮下氣孔和表面疏鬆等,在熱變形時金屬流變,開口於表面形成重皮與折疊。
3、耳子:指鋼材表面沿軋制方向延伸的凹起。形成原因:軋機孔型間隙過大,使鋼材表面沿孔隙形成凸起。
4、刮傷:也叫劃傷,指鋼材表面在外力作用下呈直線或弧形的溝痕(可見到溝底)。
二、內部缺陷
1、偏析:實際上是鋼中化學成分不均分現象的總稱。在酸浸試樣上,當偏析是易蝕物質或氣體夾雜聚集是呈顏色深暗、形狀不規則、略顯凹陷、底部平坦,並有很多密集微孔的斑點,若為抗蝕元素聚集,則呈顏色淺淡,形狀不規則,比較光滑的微凹斑點。根據偏析出現的位置和形狀,通常把它們歸納為以下幾類:①中心偏析:出現在中心部分,呈形狀不規則的深暗斑點。②錠型偏析:集中在一條寬窄不同、具有原鋼錠橫截面形狀(一般為方形)的閉合帶上的深暗色斑點,所以錠型偏析也叫方框偏析。③點狀偏析:斑點一般較大,呈顏色較深、略顯凹陷的圖形,橢圓形或瓜子形。一般分布的,稱為一般點狀偏析:分布在鋼材邊緣部分的,叫做邊緣點狀偏析。
形成原因:偏析是在鋼錠澆注凝固過程中,由於選擇結晶和擴散作用引起某些元素的聚集。偏析是一般生產情況下無法避免的。
2、疏鬆:鋼材內部的孔隙,這種孔隙在低倍樣上一般呈現不規則多邊形,底部尖狹的凹坑,通常多出現在偏析斑點之內。嚴重時,有連成海綿狀的趨勢。根據疏鬆分布的情況把它們分為中心疏鬆和一般疏鬆兩大類:①中心疏鬆:在低倍試樣中心部位呈集中的空隙和暗黑小點。縱向斷口上呈輕微夾層,在顯微鏡下可以看到中心疏鬆處珠光體增多,說明中心疏鬆處含碳量增多。②一般疏鬆:在低倍試樣上組織緻密,呈分散的小孔隙和小黑點。孔隙多呈不規則的多邊形或圖形,分布在除了邊沿部分以外的整個斷面上。
中心疏鬆一般出現在鋼錠頭部和中部,和一般疏鬆的區別在於分布在鋼材斷面和中心部位而不是整個截面。通常含碳量越高的鋼中,中心疏鬆越嚴重。
形成原因:鋼錠在凝固過程中,由於晶間部分低熔點物質最後凝固收縮和放出氣體產生空隙,而在熱加工過程中未配焊管。
在鋼中,輕微的偏析,較高的疏鬆級別是可以允許存在的。
3、夾雜:夾雜分金屬夾雜和非金屬夾雜。①金屬夾雜:主要是澆鑄過程中,金屬條、片、塊誤落入鋼錠模內或在冶煉末期加入的鐵合金塊等未及熔化所形成的缺陷,在低倍樣上,多呈現邊緣清晰,顏色與周圍顯著不同的幾何形狀。②非金屬夾雜:在澆注過程中,沒有來得及浮出的熔渣或剝落到鋼水中的爐襯和澆注系統內壁的耐火材料等,較大的非金屬夾雜物很好辨認,而較小的夾雜腐蝕後剝落,留下細小的圓形小孔。
4、縮孔:在低倍樣上,縮孔位於中心部位,其周圍常是偏析、夾雜或疏鬆密集的地方,有時在腐蝕前就可以看到洞穴或縫隙。腐蝕後孔穴部分變暗,呈不規則褶皺的孔洞。
形成原因:鋼錠澆注時,最後凝固的部分(心部)鋼液凝固收縮後得不到填充而遺留的宏觀孔穴,縮孔主要形成在鋼錠頭部(帽口端)。
5、氣泡:在低倍樣上,是與表面大致垂直的裂縫,附近略有氧化和脫碳現象,在表面以下的位置存在稱為皮下氣泡,較深的皮下氣泡稱為針孔。
形成原因:鋼錠澆注過程中所產生的氣體和放出的氣體造成的缺陷。
6、裂紋:在低倍樣上,軸心位置沿晶間開裂,成蛛網狀,嚴重時呈放射狀開裂。
形成原因:主要是兩種,一種是鋼錠在凝固冷卻時,由於某種原因而產生的內部撕裂,在鍛軋過程中未能焊合;另一種則由於鍛造不當而產生的內部開裂。
7、白點:在低倍樣上呈細短的裂縫,一般集中在鋼材的內部,在厚度20-30mm表面層內幾乎沒有,因為裂紋不易區分,應補作斷口試驗予以驗證。白點在斷口上顯示為粗晶粒狀的銀亮白點。形成原因:一般認為是氫和組織應力的作用,就是氫氣脫析集到疏鬆微孔中產生巨大壓力和鋼相變時所產生的局部內應力聯合造成的細小裂縫。
三、外形尺寸缺陷
1、尺寸起差:包括鋼材的長度、直徑、厚度、正負公差、修磨深度、寬度等尺寸不符合訂貨標準的要求。
2、橢圓度:指圓形截面的鋼材截面上最大最小直徑之差。
3、彎曲度:鋼材在長度和寬度方向不平直,不同材料的彎曲度有不同的名稱,型材以彎曲度表示;板、帶則以鐮刀彎、波浪彎、飄曲度表示。
4、扭轉:條形鋼材沿軸向扭成螺旋狀。
D. 鋼材常見缺陷有哪些如何實現在線檢測
目前鋼材表面有7種常見缺陷問題:裂紋、劃傷(劃痕)、折疊、耳子、結疤(重皮)、焊疤、端部毛刺。鋼廠操作工都會對鋼材產生的常見缺陷、缺陷產生原因及處理方法有很深的了解,在這里就不詳細介紹了。重點介紹一下如何監測缺陷信息。
對缺陷檢測要及時,就需要進行在線檢測,輪廓測量儀作為在線缺陷檢測儀是個不錯的選擇,它能檢測出絕大部分的表面缺陷情況,折疊、翹曲、凹坑、凹槽、凸耳、裂紋、劃傷(劃痕)等缺陷均是可以檢測並顯示出來的。
E. 鋼結構質量事故的類型有哪五種
1鋼材材料自身缺陷
鋼材的質量主要取決於冶煉、澆注和軋制過程中的質量控制,如果某些環節出現問題將會使鋼材質量下降並含有這樣或那樣的缺陷。常用的鋼材缺陷有以下幾種斷裂、夾層、微孔、白點、內部破裂、氧化鐵皮、斑疤、夾雜、劃痕、切痕、過熱、過燒、脫炭、機械性能不合格、化學成分不合格或嚴重偏析。
2.加工製作過程中可能存在的缺陷
構件加工製作可能產生的各種缺陷主要有以下幾點:
(1)選用鋼材的性能不合格;切割、沖孔、冷加工帶來的硬化及微裂紋;構件熱加工引起的殘余應力;放樣尺寸存在的誤差。
(2)焊接工藝中可能存在的缺陷,其缺陷主要有以下幾方面熱影響區母材的塑性、韌性降低,鋼材硬化、變脆和開裂;焊接殘余應力和殘余應變;各種焊接缺陷如,裂紋、氣孔、夾渣、焊瘤、燒穿、弧坑、咬邊、未熔等。
3.鋼結構運輸、安裝和使用維護中可能存在的缺陷
(1)運輸中引起結構或其構件產生的較大變形和損傷;
(2)結構吊裝過程中引起的結構或其構件生較大的變形和局部失穩;
(3)安裝過程中沒有設置或沒有足夠設置臨時支撐或錨固,導致結構或其構件產生較大的變形、喪失穩定性,甚至傾覆;
(4)施工連接的質量不滿足設計要求;
(5)使用期間由於地基的不均勻沉降等原因造成的結構損壞;
(6)沒有定期維護使結構出現嚴重腐蝕,影響其可靠性。
4.設計上的缺陷
這個很復雜
F. 鋼板和型鋼常見的表面缺陷有哪些
一、表面缺陷
(一)、鋼板與鋼帶不允許存在的缺陷
1氣泡| 煉鋼| 煉鋼時產生氣泡,在熱軋時又未焊合,酸洗冷軋後暴露在外
2裂紋| 煉鋼、熱軋與冷軋及各加工工序| 由於煉鋼熱應力、軋制形變或加工緻應力集中造成
3結疤或結瘤| 酸洗與冷軋| 酸洗未洗盡氧化皮,軋制時鑲嵌於表面形成結疤
4拉裂| 冷軋、鍍鋅與平整| 張力過大、張力波動過大以及張力不穩定等原因造成
5 夾雜| 煉鋼| 煉鋼原因
6 折疊| 熱軋、冷軋| 軋制時呈粘性流動的金屬被再次軋制後鑲嵌於板材表面
7 分層| 煉鋼、熱軋與冷軋| 煉鋼時成分偏析以及組織偏析、大塊夾雜等原因造成並最終在軋制過程中表現為分層
8 黑膜或黑帶| 酸洗| 酸洗後烘乾效果不好造成
9 乳化液斑點| 冷軋與平整| 乳化液殘留於鋼帶表面所致
10 波紋和折印| 酸洗| 過酸洗等(待查)
11 倒刺或毛刺| 剪切過程| 剪刃不鋒利、上下剪刃錯開角度大、剪刃角度不準等原因造成
(二)、允許存在的且根據其程度不同來劃分不同表面質量等級的缺陷
1 麻點| 冷軋、光整與平整| 軋制時塑性基體金屬粘附於高速轉動的軋輥表面所致
2 劃痕| 各工序及搬運吊裝過程等
3 擦傷| 搬運、吊裝過程
4 蘭色氧化色| 冷軋與平整| 由於軋制摩擦力使基體金屬升溫從而造成基體發藍,尤其是帶鋼邊部更易於形成此缺陷
5 淺黃色酸洗色| 酸洗| 酸洗後未烘乾造成
6 軋輥壓痕| 冷軋、光整與平整| 軋輥原因
7 劃傷| 搬運、吊裝過程
8 凹坑| 冷軋| 軋輥原因以及表層夾雜被軋出基體表面等原因形成凹坑
(三)、其他表面質量缺陷
1 粘接| 罩式退火| 由於在全氫氣氛下長時間加熱造成鋼卷表面殘鐵粉被還原為鐵而造成,此外粘接還與卷取張力以及冷卻速度等有關
2 表面碳黑| 罩式退火| 在全氫高溫氣氛下,鋼鐵表面殘余軋制油發生分解形成碳黑沉積於鋼卷表面
3 生銹與腐蝕| 鋼卷存放以及運輸過程| 防銹油質量不好或未塗防銹油或塗油量不足等,或者是存放環境濕度高等原因造成
4 欠酸洗| 酸洗| 表現為還有氧化鐵皮未洗掉
5 過酸洗| 酸洗| 表現為基體表面可見清晰軋制紋路
二、板形缺陷
1 切斜| 酸軋、精整等| 指鋼卷或鋼帶切邊時切斜
2 鐮刀彎| 冷軋、光整與平整| 帶鋼兩邊軋制力不平衡,軋制力響應時間滯後或輥縫不均勻(輥縫調節不好)或原料密度與硬度不均勻等造成
3 浪形(細分為單邊浪、雙邊浪、中浪、斜浪等)| 冷軋、光整與平整| 原料密度與硬度不均勻、軋制時軋制力以及彎輥力調節響應不快或不準、帶鋼張力波動過大等所致,另外上下軋輥輥徑相差大也會造成浪形
4 瓢曲| 熱軋、冷軋、光整與平整| 原料厚度方向上密度或硬度不均勻,造成鋼板上下兩麵塑性不均勻造成, 三、卷型缺陷
1 塔型| 捲曲過程| 卷取機捲曲精度不高造成
2 鼓包| 捲曲過程| 鋼帶邊部超薄並在連續捲曲過程中形成鋼卷鼓起
3 鼓耳| 捲曲過程| 對於鍍鋅卷,如存在邊部超厚,則可能卷取時鋼卷兩端鼓起
四、尺寸缺陷
1 厚度超差| 軋制過程| 軋制控制不準等
2 寬度短尺| 切邊過程| 切邊不準或原料邊部缺陷原因
3 長度超差| 鋼板分切過程| 控制精度原因等
熱鍍鋅鋼板與鋼帶表面缺陷
1 鋅粒| 熱鍍鋅過程| 底渣被機械攪起或因為鋅液溫度高而浮起,從而附著在鍍鋅板面上,並在冷卻過程中形成鋅鐵化合物FeZn10
2 厚邊| 熱鍍鋅過程| 氣刀的角度調整不佳,造成對吹從而形成繞流;另外由於邊部氣流向外散失一部分使噴吹壓力不夠,也會造成厚邊缺陷
3 灰色鍍鋅層| 熱鍍鋅過程| 在冷卻相變過程中,如果鋅鐵合金層迅速長大從而使表面純鋅層消失,即沒有鋅的結晶花紋從而顯現為灰色。一般認為,如果鋼中Si含量大於0.1%則將會促使鋅鐵合金層迅速長大。
4 氣刀條痕| 熱鍍鋅過程| 由於氣刀縫隙發生局部堵塞(如由鋅液飛濺造成堵塞)從而在帶鋼相應位置產生凸起帶痕;發生氣刀條痕處的鍍層將嚴重超厚
5 鋅突起| 熱鍍鋅過程| 由於鋅液溫度低或鋅液中鋁含量高使得冷卻相變過程發生特殊的鋅結晶,呈現為明亮的樹枝狀條紋並凸出鋅層(鋅突起)
6 貝殼狀表面| 熱鍍鋅過程| 在鍍鋅板表面呈現貝殼狀或鱗狀的光亮鋅結晶,顯示一定的鋅起伏並常伴隨鋅突起;造成原因有鋅液溫度低和鋅液中鋁含量高
7 條狀花紋| 熱鍍鋅過程| 在帶鋼邊沿以大約45°向外散射,形成歸整的樹枝狀結晶條紋。常發生在帶鋼厚度小於1毫米而鋅層重量大於275g/m2的鍍鋅板卷。原因目前不清楚
8 鋅浪| 熱鍍鋅過程| 鋅液中鋁含量低和鋅液溫度高使鋅液粘性小流動性大卻又生產較厚的鍍層時產生類似水波一樣的浪紋,這種鋅起伏形成了不均勻的鍍鋅層厚度
9 氣刀刮痕| 熱鍍鋅過程| 板形不好或氣刀噴嘴距離帶鋼太近從而刮傷帶鋼
10 抖動條痕| 熱鍍鋅過程 |沉沒輥、光整輥或其他輥子如果存在表面缺陷,則周期性地刻映在鍍鋅板表面
11 沉沒輥鋅疤| 熱鍍鋅過程| 鋅渣被沉沒輥壓到帶鋼上表面且過氣刀時又很難被吹掉從而在帶鋼上表面形成結疤
12 卷取皺紋| 鍍鋅帶鋼卷取過程| 卷取時在板面上產生貫穿整個帶鋼寬度的橫向皺紋。主要原因是拉伸系數和平整度不足造成
13 光整花| 光整過程| 光整壓下過大或張力過小
14 鈍化斑點| 鈍化過程| 未吹乾或未擠干鈍化液
15 白銹| 存放運輸過程| 鋼帶表面積存水份沒有及時散失或鈍化效果不好造成
16 粗糙度不合要求| 熱鍍鋅過程| 光整輥磨損嚴重
17 浪邊| 熱鍍鋅| 拉矯系數不足、卷取時產生厚邊、原板存在嚴重浪形等都可能造成浪形
型鋼常見的表面缺陷有:折疊、劃痕、結疤、麻面(麻點)、凹坑、分層、凸泡和氣泡、表面裂紋、裂縫、燒裂、表面夾雜、耳子以及扭轉、彎曲、斷面形狀不正確、角不滿(塌角、鈍角、圓角)、拉穿、公差出格、短尺等。
G. 鋼材的表面缺陷指的是什麼
鋼材知識表面缺陷、出現在鋼材和有色金屬合金材表面並影響產品質量的各種疵病的總版稱。表面缺權陷的種類很多,大多以該缺陷的形貌來命名,也有的以其產生的原因命名。生產中常以缺陷的產生工序將產品表面缺陷分成兩大類。
一類是鋼質不良缺陷,如離層、結疤、拉裂、裂紋、發紋、氣泡等,這些缺陷大多是由於鋼錠質量不良造成的。
這些都是在鋼鐵E站通看到的,還有不少呢
H. 碳素鋼在冶煉和軋制過程中有什麼缺陷
碳素鋼在冶煉和軋制(鍛造)加工過程中,由於設備、工藝和操作等原因造成鋼的欠缺。主要包括結疤、裂紋、縮孔殘余、分層、白點、偏析、非金屬夾雜、疏鬆和帶狀組織等。
一、結疤
鋼材表面未與基體焊合的金屬或非金屬疤塊。有的部分與基體相連,呈舌狀;有的與基體不連接,呈鱗片狀。後者有時在加工時脫落,形成凹坑。煉鋼(澆鑄)造成的結疤,疤下一般有肉眼可見的非金屬夾雜。軋鋼造成的結疤一般稱「軋疤」,疤下一般僅有氧化鐵皮。
煉鋼(澆鑄)造成結疤的主要原因有:
(1)上鑄錠未採取防濺措施或下鑄錠開鑄過猛造成飛濺結疤。
(2)下鑄錠保護渣性能不佳或模子不清潔、不幹燥,造成鋼錠(連鑄坯)表面或皮下夾雜、氣泡和重皮。
(3)模壁嚴重缺陷或鑄溫過高造成凸疤和粘模,經軋制或鍛壓加工演變為結疤。
軋鋼方面造成結疤的原因有:
(1)成品前某道(架)軋輥或導衛裝置缺陷或操作不當造成軋件凸包、耳子、劃疤,經再軋形成結疤。
(2)鋼坯火焰清理清痕過陡或殘渣未除凈,外物落在鋼坯上被軋成結疤。
結疤缺陷直接影響鋼材外觀質量和力學性能。在成品鋼材上不允許結疤存在。對結疤部位可進行磨修,磨修後鋼材尺寸應符合標准規定。為了減少和消除結疤,一是煉鋼、軋鋼要改進有關工藝和操作,二是對鋼坯表面缺陷部位進行重點清理或全面扒皮清理。
二、裂紋
按裂紋形狀和形成原因有多種名稱,如拉裂、橫裂、裂縫、裂紋、發紋、炸裂(響裂)、脆裂(矯裂)、軋裂和剪裂等。從煉鋼、軋鋼到鋼材深加工幾乎每道工序都有造成裂紋的因素。
(1)煉鋼方面
鋼中硫、磷含量高,鋼的強度、塑性低;鑄錠澆鑄(模鑄、連鑄)溫度過高,澆鑄速度過快,鑄流不正;鋼錠模、結晶器設計不合理;冷卻強度不足或冷卻不均,造成激冷層薄或局部應力過大;鋼錠模有嚴重缺陷或保溫帽安裝不良造成鋼錠凝固過程懸掛;保護渣性能不佳,模子潮和各種澆鑄操作不良都能造成鋼錠表面質量不佳,在鋼材上形成裂紋。
(2)軋鋼(鍛造)方面
鋼錠、鋼坯加熱溫度不均或過燒造成裂紋;高碳鋼加熱或冷卻過快,火焰清理或火焰切割鋼材溫度過低造成炸裂;鋼材矯直應力過大,矯直次數過多而又未進行適當熱處理時易產生矯裂;冷拔管、線鋼料熱處理不良或過酸洗造成裂紋;鋼件在藍脆區剪切易剪裂;焊接工藝不當造成焊縫或熱影響區裂紋。
裂紋直接影響鋼材的力學性能和耐腐蝕性能,成品鋼材不允許裂紋存在。對於裂紋可以進行磨修,磨修後鋼材尺寸應符合標准規定。為了防止或減少鋼材裂紋,一是要改進煉鋼、軋鋼和鋼材深加工及有關工序工藝操作;二是對鋼坯缺陷部位要進行重點清理,對重要用途鋼坯可以進行扒皮處理。
三、縮孔殘余
鋼水凝固過程中,由於體積收縮,在鋼錠或連鑄坯心部未能得到充分填充而形成的管狀或分散孔洞。在熱加工前,因為切頭量過小或縮孔較深,造成切除不盡,其殘留部分稱為縮孔殘余。
縮孔殘余分布在鋼錠上部中心處,並與鋼錠頂部貫通的叫一次縮孔。由於設計的鋼錠模細長或上小下大,在澆鑄凝固過程中,鋼錠截口以下錠中心仍有未凝固的鋼水,凝固後期不能充分填充,形成的孔洞叫二次縮孔。一次縮孔和二次縮孔有本質差別,前者只出現在鋼錠頭部,後者在鋼錠上、中、下部位都有可能出現。一次縮孔酸洗試片中心區域呈不規則的折皺裂縫或空洞。在其上或附近常伴有嚴重的夾渣、成分偏析和疏鬆。二次縮孔孔洞中或附近沒有夾渣,但有偏析生成碳物。一次縮孔殘余和空氣貫通的二次縮孔在軋制(鍛造)過程中不能焊合,與空氣隔絕的二次縮孔和連鑄坯縮孔在軋制時一般能夠焊合,不影響鋼材使用性能。
縮孔殘余嚴重地破壞鋼材的連續性,是鋼材不允許存在的缺陷,軋制(鍛造)時必然在鋼坯上產生裂紋。為了防止縮孔的產生,要求正確設計鋼錠模和保溫帽尺寸,並採用性能優良的保護渣、保溫劑(發熱劑)和絕熱板,把縮孔控制在鋼錠頭部,以保證在開坯時切掉。控制澆鑄速度不要太快,溫度不要過高可以防止縮孔產生。
四、分層
鋼材基體上出現的互不結合的兩層結構。分層一般都平行於壓力加工表面,在縱、橫向斷面低倍試片上均有黑線。分層嚴重時有裂縫發生,在裂縫中往往有氧化鐵、非金屬夾雜和嚴重的偏析物質。
鎮靜鋼鋼錠的縮孔和沸騰鋼錠的氣囊及尾孔經軋制(鍛造)不能焊合產生分層。鋼中大型夾雜和嚴重成分偏析也能產生分層。分層是鋼材中不允許存在的缺陷,嚴重影響鋼材的使用。
防止分層缺陷的措施有:
(1)煉鋼方面,要凈化鋼質,減少偏析、縮孔、氣囊和大型非金屬夾雜,防止連鑄坯產生中間裂紋。
(2)軋鋼方面,在鋼錠加熱時要嚴防內裂,初軋坯要切凈縮孔和尾孔。
五、白點
在鋼材縱、橫斷面酸浸試片上,出現的不同長度無規則的發紋。它在橫向低倍試片上呈放射狀、同心圓或不規則分布,多距鋼件中心或與表面有一定距離。型鋼在橫向或縱向斷口上,呈圓形或橢圓形白亮點。直徑一般為3~10mm。
板鋼在縱向、橫向斷口上白點特徵不明顯,而在z向斷口上呈現長條狀或橢圓狀白色斑點。採用斷口檢查白點時,最好把試樣先進行淬火和調質處理。
鋼坯上出現白點,經壓力加工後可變形或延伸,壓下率較大時也能焊合。
白點缺陷對鋼材力學性能(韌性和塑性)影響很大,當白點平面垂直方向受應力作用時,會導致鋼件突然斷裂。因此,鋼材不允許白點存在。
白點產生的原因,一般認為是鋼中氫含量偏高和組織應力共同作用的結果。奧氏體中溶解的氫,在冷卻相變過程中,其溶解度顯著降低,所析出的氫原子聚集在鋼材微孔中或晶間偏析區或夾雜物周圍,結合成氫分子,產生巨大局部壓力,當這種壓力與相變組織應力相結合超過鋼的強度時,則產生裂紋,形成白點。
白點多在高碳鋼,馬氏體鋼和貝氏體鋼中出現。奧氏體鋼和低碳鐵素體鋼一般不出現白點。
消除白點的措施主要是改進冶煉操作,採用真空處理,降低鋼水氫含量和採用鋼坯(鋼材)緩冷工藝。
六、偏析
鋼材成分的嚴重不均勻。這種現象不僅包括常見的元素(如碳、錳、硅、硫、磷)分布的不均勻性,還包括氣體和非金屬夾雜分布的不均勻性。
偏析產生的原因是鋼水在凝固過程中,由於選分結晶造成的。首先結晶出來的晶核純度較高,雜質遺留在後結晶的鋼水中。因此,結晶前沿的鋼水為碳、硫、磷等雜質富集。隨著溫度降低,雜質凝固在樹枝晶間,或形成不同程度的偏析帶。此外,隨著溫度降低,氣體在鋼水中溶解度下降,在結晶前沿析出並形成氣泡上浮,富集雜質的鋼水沿上山軌跡形成條狀偏析帶。由於偏析在鋼錠上出現部位不同和在低倍試片上表現出形式各異,偏析可分為方形偏析、「V」、「^」形偏析、點狀偏析、中心偏析和晶間偏析等。
另外,脫氧合金化工藝操作不當,可以造成嚴重的成分不均。保護渣捲入到鋼水中造成局部增碳。這些因素使鋼材產生偏析的程度往往超過由於選分結晶造成的偏析。
偏析影響鋼材的力學性能和耐蝕性能。嚴重偏析可能造成鋼材脆斷,冷加工時還會損壞機械,故超過允許級別的偏析是不允許存在的。
偏析程度往往與錠型、鋼種、冶煉操作和澆鑄條件有關。合金元素、雜質和氣體的偏析,隨澆鑄溫度升高和澆鑄速度加快,偏析程度愈嚴重。連鑄鋼採用電磁攪拌可以減輕偏析程度。另外,增加鋼水潔凈度是減輕偏析的重要措施。
七、非金屬夾雜
鋼中含有與基體金屬成分不同的非金屬物質。它破壞了金屬基體的連續性和各向同性性能。
按非金屬夾雜的來源可分為內生夾雜、外來夾雜及兩者混合物。
(1)內生夾雜是由脫氧和結晶時進行的各種物理化學反應形成的,主要是鋼中氧、硫、氮同其他成分間的反應產物,如Al2O3等。內生夾雜的特點是顆粒小,在鋼內分布均勻,它與脫氧方法和化學成分有密切關系。
(2)外來夾雜是指鋼中混入耐火材料、爐渣、鋼包渣和模內保護渣等外來物質。外來夾雜的特點是尺寸大,成分結構復雜,分布不規則,具有很大的偶然性。空氣對鋼水的二次氧化會形成外來夾雜。在煉鋼過程中,外來夾雜與內生夾雜往往會形成兩者的混合物,具有兩者的共同特點,使檢驗者難以分辨其來源。非金屬夾雜按顆粒大小可分為亞顯微、顯微和大顆粒夾雜三種,其顆粒尺寸分別為<1μm、1~100μm和>100μm。大顆粒夾雜往往出現在鋼錠沉澱晶區和皮下位置。連鑄鋼上弧區有時也發現大顆粒夾雜。
按非金屬夾雜本身性質,可以分為塑性夾雜和脆性夾雜兩種。
(1)塑性夾雜在熱加工過程中,隨金屬一起發生變形,如MnS;而脆性夾雜,隨熱加工金屬的變彤發生破碎,如Al2O3。當非金屬夾雜熔點特別高時,在鋼中一生成就以固態形式存在,這類非金屬夾雜物在熱加工時既不變形,也不破碎,保持其原來形狀,如TiN。對於熔點很低的夾雜,從最後結晶母液中排除,此時多沿初生奧氏體晶界呈網狀薄膜析出,如FeS。
鋼中非金屬夾雜對鋼材的強度、伸長率、韌性和疲勞強度有不同程度的影響。按使用要求,根據中國國家非金屬夾雜標准評定鋼材夾雜級別。鋼材中不允許存在嚴重危害鋼材性能的大顆粒夾雜。
保證出鋼和澆鑄系統清潔,採用吹氬、渣洗、噴粉、真空處理等爐外精煉措施及保護澆鑄措施,可以減少鋼中非金屬夾雜。
八、疏鬆
鋼材截面熱酸蝕試片上組織不緻密的現象。在鋼材橫斷面熱酸蝕試片上,存在許多孔隙和小黑點子,呈現組織不緻密現象,當這些孔隙和小黑點子分布在整個試片上時叫一股疏鬆,集中分布在中心的叫做中心疏鬆。在縱向熱酸蝕試片上,疏鬆表現為不同長度的條紋,但仔細觀察或用8~10倍放大鏡觀察,條紋沒有深度。用掃描電子顯微鏡觀察孔隙或條紋,可以發現樹枝晶末梢有金屬結晶的自由表面特徵。
疏鬆的成因與鋼水冷凝收縮和選分結晶有關。鋼水在結晶時,先結晶的樹枝晶晶軸比較純凈,而枝晶問富集偏析元素、氣體、非金屬夾雜和少量未凝固的鋼水,最後凝固時,不能夠全部充滿枝晶間,因而形成一些細小微孔。
鋼材在熱加工過程中,疏鬆可大大改善,但當鋼錠疏鬆嚴重時,壓縮比不足或孔型設計不當時,熱加工後疏鬆還會存在。嚴重的疏鬆視為鋼材缺陷,當疏鬆嚴重時,鋼材的力學性能會受到一定影響。但根據鋼材使用要求,可以按標准圖片評定鋼材疏鬆級別。
採用提高鋼水純凈度、加快冷卻速度、連鑄用電磁攪拌和減少枝晶等措施,可以減少疏鬆。
九、帶狀組織
熱加工後的低碳結構鋼,其顯微組織鐵素體和珠光體沿軋向平行排列,呈帶狀分布,形成鋼材帶狀組織。
帶狀組織形成的機制一般有3種:
(1)通常,在低碳鋼中,當樹枝晶間富集磷、硫等雜質,鋼材經熱加工後,非金屬夾雜被拉長。如硫化物,而奧氏體在冷卻過程中先共析鐵素體沿硫化物夾雜形核和長大,形成鐵素體條帶。同時,鐵素體形成時向鐵素體條帶兩側排碳,也形成了珠光體條帶。
(2)當低碳鋼中含錳較高時,先凝固的樹枝晶晶干成分較純,形成鐵素體條帶。而枝晶間含錳、碳、硫、磷等雜質,而且鐵素體條帶也向枝晶間排碳,形成珠光體條帶。
(3)當熱加工終軋溫度較低時,在雙相區軋制也能形成帶狀組織。
帶狀組織實質上是鋼材組織不均勻的一種表現,影響鋼材性能,產生備向異性。帶狀組織降低鋼材塑性、沖擊韌性和斷面收縮率,特別是對橫向力學性能影響較大。
根據鋼材的使用要求,可以按中國國家帶狀組織評級標准圖片來評定鋼材帶狀組織的級別。
降低鋼中夾雜和樹枝晶成分偏析是減輕鋼中帶狀組織的主要措施。
注意事項:
碳素鋼淬火時通常採用水冷,但對小尺寸的中碳鋼,尤其是直徑為8—12mm的45號鋼淬火時容易產生裂紋,這是一個較為復雜的問題。採取的措施是淬火時試樣在水中快速攪動,或者採用油冷,可避免出現裂紋。包裝,裸裝,國產鋼按鋼號在端部進行塗色,詳見GB/T699-88標准規定。
I. 鋼材的缺點是什麼
(1)鋼坯帶來的表面非金屬夾雜物。
(2)在加熱或軋制過程中,偶然有非金屬夾雜韌專(如加熱爐的耐火材料及爐渣屬等),爐附在鋼坯表面上,軋制時被壓入鋼材,冷卻經矯直後部分脫落分層此缺陷在型鋼的鋸切斷面上呈黑線或黑帶狀,嚴重的分離成兩層或多層,分層處伴隨有夾雜物。
(3)主要是由於鎮靜鋼的縮孔或沸騰鋼的氣囊未切凈。
(4)鋼坯的皮下氣泡,嚴重疏鬆,在軋制時未焊台,嚴重的夾雜
物也會造成分層。
(5)鋼坯的化學成份偏析嚴重,當軋制較薄規格時,也可能形成
分層。
氣泡(凸包)型鋼表面呈現的一種無規律分布的園形凸起稱為凸包,凸起部分的外緣比較園滑凸包破裂後成雞爪形裂口或舌形結疤,叫氣泡。多產生於型鋼的角部及腿尖。 鋼坯有皮下氣泡,軋制時未焊合。裂紋 順軋制方向出現在型鋼表面上的線形開裂,一般呈直線形,有時
呈「Y」形,多為通長出現,有時局部出現。
(1)鋼坯有裂縫或皮下氣泡、非金屬夾雜物,經軋制破裂暴露。
(2)加熱溫度不均勻,溫度過低,軋件在軋制時各部延伸與寬展
不一致。
(3)加熱速度過快、爐尾溫度過高或軋制後冷卻不當,易形成裂
紋,此種情況多發生在高碳鋼和低合金鋼上。