钢的常见低倍缺陷

钢的常见低倍缺陷

第四章热酸浸试验设备及其操作

2Cr13不锈钢试样的宏观缺陷，在未浸蚀之前，除了个别的、十分明显的缺陷，如缩孔、孔洞等外，都很难用肉眼发现和分辨，必须进行热酸浸。当制备好的试样，在热酸的浸蚀下，它们的各个部分、各个区域以不同的速度与浸蚀剂发生作用；表面缺陷、偏析区域、夹杂物等，被浸蚀剂有选择地浸蚀，出现了明显的浸蚀特征，如黑色小点、暗斑、条痕、微孔；金属的不均匀性，也由于浸蚀速度的不同而出现受蚀程度上的差异，出现高低不平和深浅不同的灰暗颜色。正是通过这些看得见的特征，使我们能够对缺陷和材质进行鉴别、判断和评定。

4．1试验设备

4.1.1酸洗槽

用作盛酸和浸蚀试样的容器，常用的有塑料槽，铅槽，花岗石槽以及各种耐酸瓷盆等，可根据不同的生产条件、检测批量而选择酸洗槽。

4.1.2 加热设备

用来加热酸浸液和试样，常用的有蒸气加热和点加热设备。点加热中又有电阻丝加热和电极加热两种。

4.1.3 抽风设备

主要用来防止酸蒸气危害操作人员身体健康，在冶金企业和经常要进行热酸浸试验的厂矿里，在酸洗槽上必须要加上抽风罩或配备其它抽风设施。

4.1.4 吹风设备

酸浸试样洗净后，必须立即吹干，否则试样表面会很快锈蚀，或者留下一些水迹和其它痕迹从而造成假象，影响对缺陷的判别和评定。一般常采用小型鼓风机，压缩空气或电吹风等。

4．2影响因素

要想获得一个浸蚀适度的检验表面，主要取决于试样表面的光洁度和清洁度、浸蚀液的成分、热浸蚀的温度、浸蚀时间等因素。这里将就其中三个因素略加说明。

4.2.1浸蚀液的选择

任何浸蚀液都必须具备能把试样的组织和缺陷清晰正确地显现出来的能力。另外，我们还希望浸蚀液配制简单，成分稳定、挥发性小、刺激性和毒性小等特点。对钢而言，最常用的浸蚀液是1：1的盐酸溶液。它能够很容易地、很清晰地使钢中的宏观缺陷显现，而且又便宜，易于得到，是一种较理想的浸蚀液。它的主要缺点是挥发性仍较严重，必须配备抽风设备。

对于铁素体型、奥氏体型不锈耐热钢及高电阻合金，不能采用盐酸水溶液，因为这些材料耐腐蚀，通常采用的是：HCl 5ml、HNO3 0.5ml、K2Cr2O7 250g、H2O 5ml。

4.2.2浸蚀温度的控制

浸蚀温度对酸浸结果有着很大影响。温度过高，浸蚀过高，浸蚀激烈，试样受蚀严重，而且使整个试验面普遍地受到强腐蚀，包括缺陷部分和正常基体部分，而不是象温度适中时那样，仅仅缺陷部分受蚀较重，基体部分较轻，因而缺陷显现层次分明。由于温度太高而造成的过腐蚀、将降低甚至失去了鉴别判断能力，使检验无法进行。另外，温度过高，浸蚀液挥发液激烈，操作条件恶化。温度过低，反应太慢，使浸蚀时间加长，对浸厚的清晰度也有影响。一般加热温度以控制再65-80℃微好，其上下限，根据钢种不同，试样大小，酸的新旧等因素而适当的选择确定。

4.2.3浸蚀时间的控制

加热时间没有严格的规定，主要根据钢种不同而异。通常碳结构钢采用

15-20min，其它钢种15-40min不等。另外，加热时间也于试样的大小，酸液的新旧，温度的高低等因素有关。最终以检验面的宏观组织能够清晰地显现为准。上面所列的时间，仅供参考而已。

4．3热酸浸试验的操作

先对零件进行取样，并去除表面油污，擦洗干净。然后按不同种类的钢种，并按尺寸大小排列，先后放入盛有浸蚀液的酸槽内，利用蒸汽或电加热的方法进行加热，一般加热到65℃-80℃，进行保温浸蚀，直到宏观组织能够清晰显现为止。取出试样，再70℃-80℃的流动热水下用毛刷刷洗试样，将表面腐蚀产物完全刷掉。液可先用毛刷沾以电事先配制好的冲洗液洗刷，（冲洗液成分：对一般钢，用15%HNO3水溶液；对不锈钢，用H2SO4 1L、K2Cr2O7 500g、H2O 10L配制而成

的不锈钢冲洗液），然后再在热水中冲刷。当腐蚀产物刷净后，立即用热风吹干，既可进行检查和评级。

如果试样刷洗干净后，发现受蚀程度不足，组织尚未清晰显现，可以而且应该再放至酸浸槽中继续浸蚀，直到受蚀程度合适为止。反之，如果取出后，发现试样已腐蚀过度，这时必须将试样面重新加工，加工时至少将浸蚀过度的检验面去掉1mm以上，然后重新进行浸蚀。

另外，操作中还有一些注意事项，在此略加提及。

①加强酸洗前的检验，检验面上不能有划伤、痕迹等。

②试样摆入酸洗槽时，要注意顺序。通常是先碳钢，后合金钢；先小试

样，后大试样；总之是先易受腐蚀的，后难受腐蚀的。取出时亦接此顺序。

③检验面必须向上，酸液面应高于试样面10mm左右。如果检验面垂直放

置，在两块试片检验面间和槽壁与检验面间要保持适当的间距，以10mm左右为好。

④放置、取出、洗刷样品时，千万不要让橡皮手套触及检验面，否则极

易留下难以去除的痕迹。

⑤洗刷干净后吹干待评的样品检验面，应保持干净和干燥，勿用手去触

及。

⑥如果发现表面有污痕，应放回酸槽略加浸蚀再刷。

第五章常见的一些组织和缺陷

5．1一般疏松

在横向酸洗试片上，呈暗黑色小点和小孔隙，孔隙呈不规则多边形，底部呈尖狭凹坑，严重时有连接成海绵状的趋势。一般疏松可以出现在酸洗面的各个部位，通常在偏析区、偏析斑点内出现较多。

一般疏松形成的原因，已在前面提及，它主要是凝固过程中，由于晶间部分最后凝固收缩和放出气体而产生的一些小孔隙，在以后的轧制过程中，这些孔隙又未能焊合，组织比较松散。酸浸时，这些部位耐蚀性能较差，最后出现暗黑色小点和小孔隙。

通常评级时是根据暗色点子和小孔隙的多少，同时考虑到点子的大小和密集程度，并参照GB1979-80评级标准图片进行评定。

5．2中心疏松

在横向酸洗试片上，出现在轴心部位的组织不致密，呈暗黑色海绵状小点和孔隙，它与一般疏松的分布部位不同，表现特征也不完全一样，它是以钢锭冷凝收缩时得不到补充而形成的孔隙为主。评级原则是根据中心部位暗黑色小点和细小孔隙多少、大小、参照GB1979-80评级图片评定。

疏松（包括一般疏松和中心疏松）在直接加工应用的铸件中影响较大，显著降低其力学性能，造成使用过程中断裂；钢材中的疏松，也会降低力学性能，但因在热加工过程中一般能减少、级别降低，故影响不如铸件严重。严重的疏松对机械加工光洁度也有一定影响。应防止大量、集中、高级别疏松的出现。

5．3方框形偏析

在横向试片上，偏析呈组织不致密的，易腐蚀的暗黑色闭合方框，框上经常伴随有暗黑色的斑点，方框经常出现在钢材横截面半径的1/2处，其形状与钢锭模的形状和钢坯热加工时的变形程度有关。

方框形偏析主要是一种区域偏析，框中出现较多的不规则疏松孔洞，整个方框略呈凹陷，这是由于该处富集较多的硫、磷、碳等低熔点组成物和杂质，酸浸后溶蚀而造成的。这种偏析，强烈降低钢的质量，尤其当硫、磷的偏析严重，或夹杂物较多，框内孔隙多而密集时，影响特别大。一般评级应按孔隙大小、多少和连续程度来确定，孔洞密集连续成线，则级别应评得高。反之，则级别低。框的宽窄，只作参考，不是主要评级依据。

另外有一种情况、方框主要由暗色小点组成，这种小点颜色浅淡，形状不规则，比较光滑或者微凹，不出现明显的小洞。框与基体的差别主要是由色泽和明暗程度的不同决定。它是成分偏析，主要是合金元素偏析而引起的受腐蚀难易不同，最后出现方框。实践表明，这种方框区域可以通过高温扩散处理而减轻。这种偏析，一般对钢材质量影响不大，评级时应放宽尺度，即使偏析严重一点，也不予判废。

5．4点状

点状也是偏析的一种，在横向试片上，出现分散的一个个斑点。斑点一般较大，颜色较深，呈圆形、椭圆形或瓜子形，点略微凹陷，斑点与基体主要是色泽