钢的缺陷金相组织

形成碳化物液析原因是由于熔炼时钢液过热，浇注 温度偏高，钢锭冷却缓慢等因素造成。
在GCr15、CrWMn、CrMn钢中，容易产生碳化物液 析。碳化物液析存在，切割了金属基体，使钢的脆性增大。 在热处理时容易产生淬火裂纹，并使工件在使用过程中由 于碳化物的剥落而成为磨粒磨损或形成疲劳破坏的发源地， 故其存在有较大的危险性。
反复锻造，可以改变碳化物不均匀性的程度。
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► 3、网状碳化物
网状碳化物实际上亦是碳化物不均匀的另一种形式。
在含碳量不大于0.77%的碳工具钢，合金工具钢，鉻 轴承钢等钢种，在热加工冷却过程中，碳化物沿晶界呈网 状析出，故称为网状碳化物。
形成网状碳化物的原因是由于钢材在热轧或退火过 程中，因加热温度过高，保温时间太长，造成奥氏体晶粒 的粗大，并在缓慢冷却过程中，碳化物沿晶界析出，形成 网状分布的碳化物。同样，在热加工的终止温度较高，在 随后的缓冷过程中亦形成网状碳化物。
带状组织不能用退火的方法来消除，应用正火的方法 来减轻或消除。
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2、带状碳化物
在钢的凝固过程中，由于成分偏析，使含有较高碳 和合金元素的钢内出现共晶碳化物，它在热加工过程中随 着变形、延伸呈带状分布，称为带状碳化物，或称碳化物 不均匀性。
碳化物不均匀性除受化学成分影响外，还与钢的冶 炼方法，浇注温度，钢锭的几何形状，钢锭的大小，钢锭 的冷却速度以及成材时的变形程度有关。
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三、显微组织缺陷观察
▪ 1、带状组织
在经热加工的亚共析钢显微组织中，铁素体与珠光体 沿压延变形方向交替成层状分布的组织称为带状组织。
带状组织使钢的机械性能产生各向异性，即沿着带状 纵向的强度高，韧性好，横向的强度低，韧性低。此外， 带状组织的工件热处理时易产生变形，且使得硬度不均匀。 归纳形成带状组织的原因，其外因为压延，其内因为钢锭 的磷、硫的偏析和夹杂物（见图4，MnS夹杂形成的带状）
钢的缺陷金相组织
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一、概述
由于钢锭或铸坯在凝固时选择结晶的结果，使得钢材 在冶炼、轧制、热加工过程中，易形成各种组织缺陷。
钢的组织缺陷是指需利用金相显微镜析验才能判别的 显微组织缺陷，它和宏观分析的不同之处在于放大倍数 （宏观，肉眼或20倍以下；微观，50~1000倍），首先简 介一下金相试样的制备过程，然后简略的介绍一下钢中常 见的几种组织缺陷，如：带状组织，带状碳化物，网状碳 化物，碳化物液析，钢中的非金属夹杂物，过热，过烧组 织等。正确判断钢中的各种组织缺陷，以及形成原因，和 为防止或消除这些组织缺陷应采取的措施是十分重要的工 作。
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• 3、试样磨面的侵蚀
除观察试样中的缺面（裂纹、气孔等）和非金属夹杂 物的数量、大小、形状和分布外，一般都要用化学、物理 等方法进行组织显示才能观察。一般利用化学侵蚀，它是 通过化学或化学作用显示金属的组织。
纯金属及单相金属的侵蚀是一个化学溶解过程，由 于晶界上原子排列的规律性差，具有较高的自由能，所以 晶界处较易侵蚀呈凹陷。若侵蚀较浅，由于垂直光线在晶 界上的反射作用，在显微镜下可显示出纯金属或固溶体的 多面体晶粒。若侵蚀较深，则在显微镜下可显示出明暗不 一的晶粒，这是由于晶粒的位向不同，溶解度亦有差异， 侵蚀后的显微平面和原子平面的角度不同，在垂直光线作 用下，反射光线方向各异，显示明暗不一。
网状碳化物的存在，将使钢的机械性能显著降低， 尤其是冲击韧性下降，脆性增大，做成的工模具易在使用 过程中崩刃或开裂。
析验网状碳化物时，试样应经淬火、回火处理并深 侵蚀，腐蚀过轻、过重均不能正确反应网状组织。
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• 4、碳化物的液析
某些高合金工具钢，在凝固过程中，由于碳和合金 元素的偏析，从液态中析出碳化物，这种碳化物在往后一 般加工过程中不被消除，它的链状，块状，或条状沿钢的 轧制方向存在。
——直径或边长大于40mm的钢棒或钢坯，检验面为 钢材外表面到中心的中间位置的部分径向界面。（图1）
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——直径或边长大于25mm，小于或等于400mm的钢 棒或钢坯，检验面为通过直径的界面的一半（由试样中心 到边缘）（图2）
——直径或边长小于或等于25mm的圆棒，检验面通 过直径的整个界面，其长度应保证得到约200mm2的检验 面积（图3）
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二、金相试样的制备
由于金属对一般的光线是不透明的，所以显微分析要 用经过特殊制备的试样，利用反射光线在显微镜下观察。 1、取样
取样的部位及磨面要根据被检验钢材的特点，加工 工艺及研究的目的而进行选择。所取的试样必须有代表性， 能充分代表被检验金属材料的组织特点。如：钢中非金属 夹杂物含量，不仅各炉之间不同，同一炉的不同钢锭之间 也不同，而且相同钢锭不同部位也不相同。所以在一批钢 中应适当选择足够数量有代表性的试样。如：GB105612005标准规定取样方法：
防止及减轻方法：采用合理的定型设计，适当降低 浇注温度并加快冷却速度，对已产生的碳化物液析，可进 行高温均热或扩散退火的办法进行补救。如GCr15细钢锭 可先于1230℃加热，然后再进行开坯轧制。
编辑ppt9Fra bibliotek▪ 5. 非金属夹杂物
非金属夹杂物就是指存在于钢中的金属或非金属化合 物，在钢铁材料中一般都含有非金属夹杂物。
如果观察材料的变形程度，晶粒拉长的程度和带状组 织等，应平行于轧制方向上截取纵向试样。而观察氧化脱 碳和表面渗碳处理的组织，则磨面应该在横截面上。 ► 2、磨样
试样截取之后先粗磨，一般用砂轮磨平，注意用水冷 却，防止温度过高组织发生变化。
细磨是为了消除粗磨时留下的磨痕，为抛光工序作准 备。
抛光的目的是为了消除试样细磨留下的细磨痕，获得 光亮无痕的镜面。
高速钢、铬轴承钢、高鉻钢等钢种，出现带状碳化 物的几率比较多。（如图5，GCr15钢的带状组织；图6， Cr12MoV钢的带状碳化物）
带状碳化物使工件脆性增大，加工成模具易产生崩 刃、断裂，在热处理过程中，带状碳化物外的贫碳区域， 容易造成加热时的过热。此外带状碳化物使工件在淬火时 产生较大的变形，还可能导致淬火裂纹。