部分金属材料中常见的缺陷

部分金属材料中常见的缺陷

一. 锻件中的常见缺陷及产生的原因：

锻件中的缺陷主要来源于两个方面：一种是由铸锭中缺陷引起的缺陷；另一种是锻造过程及热处理中产生的缺陷。

1.1锻件中常见的缺陷类型有：

1.1.1缩孔；

1.1.2缩松；

1.1.3夹杂物；

1.1.4裂纹；

1.1.5折叠；

1.1.6白点。

1.2 锻件中常见缺陷产生的原因及常出现的部位：

1.2.1缩孔：它是铸锭冷却收缩时在头部形成的缺陷，锻造时因切头量不足而残留下来，多见于轴类锻件的头部, 具有较大的体积,并位于横截面中心, 在轴向具有较大的延伸长度。

1.2.2缩松：它是在铸造凝固收缩时形成的孔隙和孔穴, 在锻造过程中因变形量不足而未被消除, 缩松缺陷多出现在大型锻件中。

1.2.3夹杂物: 根据其来源或性质夹杂物又可分为: 内在非金属夹杂物、外来非金属夹杂物、金属夹杂物。

内在非金属夹杂物是铸锭中包含的脱氧剂、金属元素等与气体的反产物，尺寸较小，常被熔液漂浮，挤至最后凝固的铸锭中心及头部。

外来非金属夹杂物是冶炼、浇注过程中混入的耐火材料或杂质，故常混杂于铸锭下部，偶然落入的非金属夹杂则无确定位置。

金属夹杂物是冶炼时加入合金较多且尺寸较大，或者浇注时飞溅小粒或异种金属落入后又未被全部熔化而形成的缺陷。

1.2.4裂纹：锻件中裂纹形成的原因很多，按形成的原因，裂纹的种类可大致分为以下几种：

1.2.4.1因冶炼缺陷（如缩孔残余）在锻造时扩大形成的裂纹。

1.2.4.2锻件工艺不当（如加热、加热速度过快、变行不均匀、变行过大、冷

却速度过快等）而形成的裂纹。

1.2.4.3热处理过程中形成的裂纹：如淬火时加热温度较高，使锻件组织粗大淬火时可能产生裂纹；冷却不当引起的开裂，回火不及时或不当，由锻件内部残余力引起的裂纹。

1.2.5折叠：热金属的凸出部位被压折并嵌入锻件表面形成的缺陷，多发生在锻件的内圆角和尖角处。折叠表面是氧化层，能使该部位的金属无法连接。

1.2.6白点：锻件中由于氢的存在所产生的小裂纹称为白点。白点对钢材的力学性能影响很大，当白点平面垂直方向受应力作用时，会导致钢件突然断裂。因此，钢材不允许白点存在。白点多在高碳钢、马氏体钢和贝氏体钢中出现。奥氏体钢和低碳铁素体钢一般不出现白点。

1.3 锻件中缺陷的重要特征之一：

锻件中缺陷所具有的特点与其形成过程有关，铸锭组织在锻造过程中沿金属延伸方向被拉长，由此形成的纤维状组织通常被成为金属流线。金属流线方向一般代表锻造过程中金属延伸的主要方向。除裂纹外锻件中的多数缺陷，尤其是由铸锭中缺陷引起的锻件缺陷常常是沿金属流线方向分布的，这是锻件中缺陷的重要特征之一。

二铸件的特点及常见缺陷：

铸件是将金属或合金熔化直接充填在静止铸型中，液体金属或合金在铸型中冷却.凝固成型后得到的零件。

2.1 铸件的特点：

2.1.1 组织不均匀：

液态金属注入铸模后，与模壁首先接触的液态金属因温度下降更快且模壁有大量故态微粒形成晶核，因此很快凝固成为较细晶粒随着与模壁距离的增加，模壁影响逐渐减弱，晶体的主轴沿平均方向而生长。既沿与模壁相垂直的方向生长成彼此平行的柱状晶体。在铸件的中心，散热已无显著的方向性，冷却凝固缓慢，晶体自由地向各个方向生长，形成等轴晶区。显然，铸件的组织不均匀的，并且一般来说，晶粒比较粗大。

2.1.2 组织不致密：

液态金属的结晶是以树枝生长方式进行的，树枝间的液态金属最后凝固，但树枝间很难由金属液体全部填满，造成铸件普遍存在的不致密性。另外，液态金属在

冷却凝固中体积会产生收缩，如果得不到及时、足够的补充，也可形成疏松或缩孔。

2.1.3 表面粗糙，形状复杂：

铸件是一次浇铸成行的形状往往复杂且不规则，表面常常难以加工。

2.2 铸件中缺陷种类：

铸件中主要的缺陷类： 2.2.1 空洞类缺陷： 2.2.1.1 缩孔；

2.2.1.2 疏松；

2.2.1..3 缩松；

2.2.1.4 气孔等。

2.2.2 裂纹冷隔类缺陷：2.2.2.1 冷裂；

2.2.2.2 热裂；

2.2.2.3 白点；

2.2.2.4 冷隔；

2.2.2.5 热处理裂纹。

2.2.3 夹杂类及成分类缺陷：偏析等。

由于应力的原因，裂纹多出现于冷却速度快、几何形状复杂、截面尺寸变化大的铸件中。是具有危险缺陷。

三粉末冶金制件中常见缺陷：

3.1 粉末高温合金涡轮盘中常见缺陷：粉末高温合金涡轮盘是采用热等静压技术制

的零件。

3.1.1 夹杂物：包括非金属夹杂物和异金属夹杂。非金属夹杂物主要来源于母合

金熔炼时的坩埚和制粉装置中坩埚或喷嘴的陶瓷颗粒。

此种粉末制件夹杂物的特点是：尺寸较小，通常在几十至几百微米量级；另外，热等静压状态的制件中，夹杂物形成复杂，取向具有任意性；经过锻造变形，具有一定的取向，有些在锻造过成中被破碎。

3.1.2 热诱导孔洞：粉末中含有空心粉，或包套过程中泄露的气体，在致密化过

程中被压缩，这些气体不溶于合金，在后续的热处理工序中，将膨胀而成热诱导孔洞，进而成为合金的断裂源。热诱导孔洞含量是反应材料致密性的重要参数。

3.1.3 原始边界：粉末颗粒表面容易沉积大量的碳化物或碳氧物，在成形过程中

如果不能将其薄膜破碎和溶解，它们就会大面积地聚集在合金的原始颗粒边界，阻碍金属颗粒间的扩散和连接，使合金处于脆性状态。

3.2 烧结钨棒中常见缺陷：

3.2.1 夹杂物：钨棒是以钨粉为主，加入少量镍粉、铁粉、铜粉烧结后行成的钨

合金。钨棒中夹杂物的主要来源是混料过程中混入的外来物，以及烧结过程烧结炉中的脱落物。

3.2.2：裂纹有以下几种类型：压制过程形成的压前裂纹，坯料过程形成的氧化

裂纹，以及热处理裂纹和锻造裂纹等。

3.2.3 孔洞：由于粉末表面吸附的气体和烧结过程中产生的气体聚集，形成的密

集。

3.2.4 膨泡：如果在钨棒的近表面有孔洞等缺陷，会行成凸起，常称为膨泡。

3.2.5 黑心：钨棒中的疏松常称为黑心。

3.2.6 过烧：在烧结过程中，因温度过高，一些低熔点的金属会形成粘结相，一

些高熔点的金属颗粒团则近乎熔化地壮大，称为过烧。

3.2.7 欠烧：在烧结过程中，因温度过低，使一些低熔点的金属不能很好熔化，

而形成粘结相不良的缺陷，称为欠烧。

四棒材

4.1 棒材的特点：

棒材通常是采用轧制、挤压或锻造工艺制成的半成品。棒材中多数缺陷都沿纵轴方向延