第三节：白点裂纹

第三节白点裂纹
白点是在大型钢材内部存在的一种宏观缺陷，其形状为不同长度和不同方向的显微裂纹群。

钢中存在白点将严重降低材料的机械性能，尤其是延伸率和断面收缩率，材料在使用过程中会发生突发性断裂事故。

因此，在材料生产加工过程中及时发现有白点缺陷的钢材是至关重要的。

检验白点的方法有很多，如断口、低倍、着色和磁粉探伤等，但这些方法要么需破坏材料，要么只能检测表面缺陷，而白点缺陷一般存在钢材的内部，因此最有效和最可靠的非破坏检验方法是超声波探伤。

一白点的成因
关于白点形成机理在学术界存在许多假说，归纳起来主要有四个方面：
1 氢含量对白点形成的影响
科学研究与生产实践已证实，白点出现的基本原因是钢中存在氢。

高温时钢中溶解大量的氢，随着温度的下降，氢在钢中的溶解度减小，当冷却速度较快时，氢来不及扩散到大气中，聚积在钢的显微空隙中并结合成分子状态，形成巨大的局部压力，达到钢的破断程度时在钢中产生内部裂纹－白点。

2 热处理对白点形成的影响
钢件经锻轧后的热处理对白点的形成有重要的影响，钢件内部含有氢，在锻轧后如若快速冷却，氢气无法逸出表面，将大大增加形成白点的可能性。

因此，对于白点敏感的大型钢件经锻轧后都应进行消除白点热处理。

热处理第一个工序为过冷，使碳素钢和低合金钢奥氏体转变为均匀的珠光体，高合金钢转变为铁素体与碳化物的混合物组织。

第二个工序为等温保温，等温保温应在α相存在的最高温度下进行，以保证氢最大速度扩散。

3 应力对白点形成的影响
大型锻件快速冷却时由于表面先冷却心部后冷却，当表面进入弹性状态变成一个冷硬的外壳时，它阻碍心部继续冷却，从而使心部产生拉应力，而表面产生压应力。

中心区的拉应力促进白点的形成，而表面区的压应力阻止白点的形成。

4 化学成份对白点形成的影响
钢的化学成份对白点的形成有极大的影响，实践证明低碳钢几乎不出现白点，高碳钢具有较高的白点敏感性，另外随着钢中合金化的提高，白点敏感性相应提高。

白点主要出现在珠光体和马氏体钢中。

二白点的低倍及显微组织特征
白点因其在纵向断口上呈现银白色的椭圆形或鸭嘴形而得名（图3－1）在酸浸后的横向低倍试片上表现为锯齿状裂纹，即发丝状裂纹，又称“发纹”。

裂纹的两端与两壁很明显，由裂纹到正常金属是突变而不是逐渐过渡的（如图3－2）。

对白点裂纹的金相显微镜研究表明，白点裂纹多是穿晶的，裂纹呈锯齿状，裂纹附近并不发生塑性变形，没有夹杂物及氧化脱碳现象，白点附近的金相组织与基体部分的正常组织没有不同（如图3－3）。

图3－1 白点的纵向断口图3－2 白点的横向低倍
图3－3 白点附近的显微组织
电子显微分析进一步表明白点形貌均为穿晶脆性断裂和沿晶脆性断裂。

其形貌大致有浮云状、准解理羽毛状、波纹状和碎条状等（如图3－4、5所示）。

图3－4 白点区形态图3－5 白点区形态
浮云状准解理羽毛状
三白点的分布规律
白点主要存在于截面大于40mm的珠光体、马氏体锻轧钢材中，且容易出现在大截面的
部分，由于氢的扩散外逸，靠近材料的端头
和表面都不会产生白点。

白点多分布在轴心
或轴横截面上1/2—1/3半径的环状范围内，
对于阶梯轴而言，白点多出现在直径大的部位，轴的直径越大，白点越多，在同一个轴上，白点的分布范围随轴的直径变化而变化，当白点较轻时，通常只在大直径部位出现，
当白点严重时，分布范围由大直径向小直径
部位扩展，白点越严重扩展范围越大，然而，在不同直径上白点距离轴表面的深度几乎变
化不大。

由于生成的条件不同，白点在钢材中主要形式呈四种分布形式：无位向分布、同心圆分布、呈辐射状分布和沿锻造十字的偏析区分布（如图3－6～3－9所示）。

图3－6 白点的无位向分布图3－7 白点的辐射状分布
图3－8 白点的同心圆分布图3－9 白点沿偏析区分布。