鋼管等鋼材的鋼的低倍組織缺陷識別及解決方法
借助肉眼或借助低倍放大鏡， 可以觀察到棒料、盤條及坯料上存在的疏松、偏析、氣泡和縮孔殘余、夾雜、白點等明顯缺陷，把這種宏觀檢查出的缺陷稱之為鋼的低倍組織缺陷。目前鋼材的質量檢查和判定，盡管有先進的儀器設備和方法，但因為低倍組織缺陷檢查的簡單和直接，依然在生產實踐中被廣泛應用。最新頒布的新國標GB/T226-2015《鋼的低倍組織及缺陷酸蝕檢驗法》和GB/T1979-2001《結構鋼低倍組織缺陷評級圖》等就是用來指導宏觀檢驗的。
以下對常見鋼的低倍組織缺陷的識別、產生原因、對鋼的性能影響及消除方法進行粗淺地闡述。
1.疏松。疏松是鋼在致密性方面的缺陷。一般發生在鋼錠的上部及中部，這些地方集中了較多的雜質和氣體造成的孔隙，試樣經酸浸后這些雜質和孔隙為酸液溶解和侵蝕，擴大成許多洞穴。在橫向試樣上，如果疏松分布在整個截面上，稱之為一般疏松；如果集中在鋼材中心相當于鋼錠最后結晶的等軸晶區，稱之為中心疏松。形成疏松的主要原因是鋼中的低熔點雜質和氣體。在形成鋼液過程中，由于體積收縮和氣體析出會形成樹枝狀的晶間空隙和顯微孔隙，如果鋼液中的雜質聚積在其中，而未被鋼液填充，則造成組織的不致密性。
防止鋼材產生嚴重疏松的辦法，主要是要減少鋼中的雜質和氣體。
2.偏析。偏析是鋼在均勻性方面的缺陷，在碳素結構鋼和合金鋼中均可見到。鋼的試樣經酸浸后的偏析一般有樹枝狀、方框型、點狀偏析，當今隨著冶煉技術的提高，點狀偏析已極少發現。
樹枝狀偏析多數情況是澆注溫度過高和冷卻緩慢所致。在鋼液凝固結晶過程中，首先形成樹枝狀晶軸。然后在一次晶軸上沿一定角度長出二次晶軸，再派生出三次、四次形同樹枝狀的晶軸，液體逐漸占據枝晶空隙填滿到結晶結束，于是就構成了樹枝狀晶軸與晶粒之間成分的不均勻性。當樹枝狀偏析非常嚴重時，會嚴重惡化鋼的機械性能。
方框型偏析與碳的偏析產生鐵素體和珠光體多少有關，由于鑄錠結晶時，在柱狀晶的末端與錠心等軸晶區之間聚積較多雜質和孔隙而形成。嚴重的方框型偏析在熱處理后會使緊固件的機械物理性能降低。
鋼的偏析與鋼的成分、鋼中氣體與雜質含量、澆注溫度和冷卻速度有關，消除的方法主要是減少鋼中的雜質和氣體，在冶煉和澆注方面采取措施。
3.氣泡和縮孔殘余。氣泡是鋼中氣體形成的空洞，分為皮下氣泡和蜂窩氣泡，是鋼中的氣體引起的缺陷?？s孔殘余是鋼液在凝固過程中，由于各部分結晶及體積收縮的先后不同，而形成比較集中的空穴。正常情況下，鋼錠都有冒口切除工藝，但如果切除不盡或縮孔較深及錠中時就會造成縮孔殘余。防止氣泡產生一是減少鋼中氣體，二是煉鋼時設法增加鋼液的流動性等。
4.夾雜物。鋼的低倍組織缺陷中的夾雜物分為金屬和非金屬兩類，金屬夾雜物是鋼中混入了異樣金屬，由于化學成分的不同，在經浸蝕的低倍試樣上很容易將它們與基體金屬和其他缺陷加以區別。一般是在冶煉高合金鋼時，加入的鐵合金數量較多或鐵合金塊較大時，會因未被全部熔化而形成金屬夾雜物。
非金屬夾雜物是冶煉時鋼中的氣體與脫氧劑及合金元素反應的產物以及耐火材料碎片，主要是鐵與氧、硫、氮所形成的化合物。非金屬夾雜物一般不具備金屬光澤，很容易發現。其對鋼的機械性能影響主要表現在降低疲勞強度，容易造成產品缺口和應力集中而引起疲勞裂紋導致緊固件早期失效。另外對鋼的熱處理性能、焊接性能和耐腐蝕性能均有不利影響。消除夾雜物的措施除了傳統的潔凈爐料外，目前普遍采用的真空熔煉、鋼液的真空處理等爐外精煉技術都有顯著效果。
5.白點。鋼中白點是在試樣縱向斷口上呈現出銀白色的橢圓斑點，而在被磨光并酸浸的橫向試樣上則為細長而平直的裂紋。白點也稱為發裂；白點對鋼的性能影響較大，是熱軋合金結構鋼不允許的低倍組織缺陷。各種鋼對白點的敏感程度不同，鉻鋼、錳鋼等合金結構鋼敏感性大，而碳素結構鋼對白點的敏感性較小。鋼的白點敏感性不僅與化學成分有關，并且與煉鋼的方法有關。目前在緊固件企業，普遍采用超聲波探傷、酸浸、磁粉探傷、著色探傷和斷口檢驗等方法對鋼中白點進行檢查和判斷，這是十分必要的。
鋼液中的含氫量是產生白點的重要條件，所以防止白點的辦法主要是在冶煉澆注時減少鋼中的氫氣。如少用生銹的鑄鐵和廢鋼、對合金料徹底燒烤除氣以保證煉鋼時整個熔池內發生足夠強烈的沸騰。真空冶煉和鋼液的真空處理，它不僅可使鋼中含氫量降低，消除了白點等缺陷的發生，并且能夠有效地去除了氧和氮含量，減少了鋼中夾雜物與偏析，極大地提高了鋼的純凈度，使鋼的力學性能得到顯著改善。
總之，對高強度緊固件，低倍組織缺陷中心疏松、一般疏松、方形偏析允許≤2.0級；不允許存在白點、縮孔、氣泡、翻皮等缺陷，這些缺陷都是熱處理產生淬火開裂的重要原因之一。一般情況下，缺陷越嚴重，其淬火裂紋和冷鐓或使用過程中開裂的傾向性越大。因此，上述缺陷在原材料進廠時必須嚴格檢驗和判定，才能促進企業產品質量的提高。
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