钢中的白点的检验

1997年9月钢　铁　研　究第5期(总第98期) Sep tem ber　1997R esearch on Iron&Steel N o.5　(Sum98)

钢中的白点的检验

隋　然

(湖南省进出口商品检验局)

摘　要　提出了检验白点时应区分不可逆氢脆白点和可逆氢脆白点,讨论了不可逆氢脆白点和发裂的关系,对检验白点的各种方法进行了评论。

关键词　不可逆氢脆白点　可逆氢脆白点　发裂　检验方法

INSPECT I ON FOR W H ITE SPOT

Su i R an

(H unan I mp.&modity In specti on Bu rean)

Synopsis　It is p ropo sed that non-reversib le hydrogen b rittleness w h ite spo ts and reversib le hydrogen b rittleness w h ite spo ts m u st be differen tiate in in specti on.R elati on betw een non-re2 versib le hydrogen b rittlenessw h ite spo ts and hairline crack s are b riefly discu ssed.Som e comm en ts are m ade on in specti on m ethods fo r w h ite spo ts.

Keywords　non-reversib le hydrogen b rittleness w h ite spo ts　reversib le hydrogen b rittleness w h ite soo ts　hairline crack s　in specti on m ethod

1　前　言

白点是一种氢致缺陷。因为具有氢脆性,所以在机械制造业中不允许其存在,特别是在锅炉、压力容器、桥梁、航空航天和航海等工程和设备中,尤为如此。准确地鉴别和检验白点,科学地评定白点,对于既保证使用安全又避免因误判而造成钢材浪费是至关重要的。

2　不可逆氢脆白点与可逆氢脆白点

2.1　区分两种白点的重要性

白点有两种,一种是《GB7273-87金属

热处理工艺术语》定义的白点,另一种是《GB3375-82焊接名词术语》定义的白点。两者虽然都是氢致缺陷,又都只称作“白点”,然而区别却很大。从形成条件上来看,前者钢中含氢量较后者为高[1];前者的形成与断裂前的变形速度、变形量无关,而后者的形成则与之相关[2];前者不能通过热处理去除,只能通过大改小的改锻或改轧来减轻或消除[1],而后者则可以通过热处理或长时间室温置放加以消除[3]。从对使用的影响来看,前者对钢的强度,特别是塑性、韧性和疲劳极限的降低是全面的大幅度的[1,4],而后者则仅仅是较显著的降低钢的塑性[2,3];前者只能将钢材判废或

联系人:隋然,高级工程师,长沙市(410007)湖南省进出口商品检验局二处

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通过改锻或改轧将钢材大改小,后者则可随服役状态的不同可不出现而无危害,既使出现,也可以通过热生理或长时间置放而消除,不会造成废材或大改小。因此,两者不可等同视之。又由于前者也并非如《GB7232-87金属热处理工艺术语》所述只存在于钢坯、材和锻钢中,在焊缝金属中也有存在[4];后者也并非如《GB3375-82焊接名词术语》所述仅存在于焊缝中,在钢坯、材和锻钢中也有出现[1]。所以,在检验钢中白点时注意区分这两种不同的白点是很必要的。

《GB7232-87金属热处理工艺术语》中定义的白点,一旦发现,材料便无法挽救,即具有不可逆氢脆性[2],即使通过改锻或改轧使钢材大改小以使气泡压合,也只能降低强度等级使用。《GB3375-82焊接名词术语》定义的白点,通过去氢热处理不会形成,小于一定的塑性变形量或用高的应变速率(如冲击)也不会形成,即具有可逆氢脆性[2]。因此,笔者认为前者宜称为不可逆氢脆白点,后者宜称为可逆氢脆白点[5]。如此,可以避免泛称“白点”而混淆,又能反映出两种不同白点各自的本质。尽管有人将后种白点视其形貌称作“鱼眼”以示区分,但是又容易与产生于表面层内侧的疲劳源的称谓“鱼眼”相混淆。2.2　两种白点的特征及区分

2.2.1　不可逆氢脆白点,无论是拉伸试验的试样断口还是冲击试验的试样断口上都可以出现;可逆氢脆白点只出现在拉伸试验的试样断口上,特别是慢速拉伸的试样断口,在冲击试样断口上从未发现过[1]。

2.2.2　不可逆氢脆白点,在断口检验之前就已经存在,因为它是钢快速冷却至低温(一般为250～100℃)下形成的,甚至是在冷至室温后置放过程中形成的,因而它的存在与形成断口前的变形速度、变形量无关;可逆氢脆白点,仅在拉伸过程中受到较大应力而产生一定量的塑性变形或积聚一定的能量时才形成,因而它的存在与形成断口前的变形速度、变形量密切相关,变形速度愈大愈不易出现,没达到一定的塑性变形量也不会出现。

2.2.3　不可逆氢脆白点的形成有一孕育期(或称为潜伏期)[4],可逆氢脆白点则是在拉伸至开始不均匀塑性变形(颈缩)段瞬间形成的[3]。前者在置放期还可产生新的、长大和相互连接而扩大[4],后者则不存在此现象。2.2.4　不可逆氢脆白点在断口上的形貌多呈圆形、椭圆形,个别呈鸭嘴裂口形,为银白色斑点。合金钢断口上的白点比碳素钢断口上的白点明亮,新断口上的白点明亮而在空气中置放久了因氧化而变暗。虽然如此,此种白点与夹杂物及其他缺陷仍是很容易区分的。因为此种白点的断口表面很洁净,极少见到夹杂物。有时经淬火的试样被打断后,边缘呈现黑色斑点,这与暴露在试样表面上的白点在淬火加热时白点壁与空气接触被氧化有关,所以有人称其为“露头白点”。可逆氢脆白点在断口上多呈圆形,也有椭圆形,也为银白色斑点,白点的中心有一暗色的核心,该核心是材料内部的宏观缺陷,如气孔、夹渣等,形似鱼眼,俗称为“鱼眼”或“鱼眼型白点”。2.2.5　不可逆氢脆白点生成后随温度的降低和置放时间的延长,白点长大和相互连接而扩大,其直径范围可以从零点几毫米至数十毫米,个别也有大至百毫米的[4]。可逆氢脆白点的大小受钢中的氢含量的限制和在拉伸应力作用下氢原子的扩散速度所控制,此外,还往往同暗色核心的大小有关,核心愈大的白点也愈大,因此,其直径范围为毫米量级,一般不过10mm[3]。

2.2.6　不可逆氢脆白点的断口表面有粗晶粒和细晶粒之分,个别也有与基体晶粒度相似的。这主要取决于钢的热变形终了温度和变形程度,终锻(轧)温度愈高、变形程度愈小,则晶粒愈粗大[1,6]。此外,与热处理也有关,淬火后的断口上,其白点表面晶粒度粗于基体的晶粒度。可逆氢脆白点断口表面晶粒总是粗于基体晶粒[1]。

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