2022年不锈钢钢材质量检验

不锈钢钢材质量检验工程技术教材前 言按ISO9001质量治理体系的根本思想，确实是：产质量量是制造出来的，而不是检验出来的。因而，特别强调过程治理，质量体系持续有效，不断完善，数听说话。在过程操纵的同时强调监视、检查，为证明产品良好提供判据。这是对立统一关系。检查确实是通过提醒咨询题，到达不断提高的目的；检查就全方位的，从不同角度提供证明产品是合格的判据。任何尖端、重要产品都不是按照纯理论要求制造出来的，而是把要求操纵在一定范围内，只要每个部件都在规定范围内，即便整个系统误差都处于最大值，产品也能保证最低功能。检查确实是为了给这个最低功能提供保证。这个“规定范围”确实是标准。标准要求，不是最低值，也不是最高值而是按现有消费条件、技术水准，检测才能都处于正常状态就能实现的目的值。因而，产质量量检验在整个消费过程中，对保证产质量量是特别重要的监视手段，也是必不可少的环节之一。目 录第一章 钢材检验概论.1一、检验标准.1二、检验工程.1第二章 钢的化学成分检验.3第一节 化学分析.4第二节 仪器分析.5第三节 钢铁材料火花鉴别.6第三章 钢的宏观检验.6第一节 钢锭的组织及宏观缺陷.6第二节 钢材常见宏观组织及缺陷.9第三节 酸浸试验.14第四节 钢材塔形发纹酸洗检验方法.14第五节 断口检验.16第四章 金相检验.20第一节 金相试样制备. .20第二节 金相显微镜.20第三节 脱碳层深度测度.21第四节 晶粒度检验.22第五节 钢中非金属夹杂物的检验.23 第六节 钢中化学成分偏的检验.28第五章 力学功能检验.30第一节 硬度试验.30第二节 拉伸试验.33第三节 金属高温功能.37第四节 冲击试验.37第六章 工艺功能检验.39第一节 金属管矿口试验.39第二节 金属管液试验.40第三节 金属管压扁试验.40第四节 弯曲试验.41第五节 金属管卷边试验.41第六节 金属管弯曲试验.41第七节 金属管缩口试验.42第八节 金属杯突试验.42第九节 钢的淬透性试验.42第十节 焊接功能试验.43第七章 物理功能检验.44第一节 密度.44第二节 膨胀系数.44第三节 电阻率.44第四节 热分析法.45第五节 热电势.45第六节 磁性.45第八章 钢的化学功能检验.46第一节 晶间腐蚀试验.46第二节 抗氧化功能试验.47第三节 大气腐蚀试验.48第九章 无损检验.49第一节 超声检测.49第二节 涡流检测.50第三节 射线探伤.50第四节 浸透探伤.51第一章 钢材检验概论冶金工厂消费各种钢材，出厂时都要按照相应的标准及技术文件的规定进展各项检验（试验）。科学试验（检验）是科学技术开展的根底，它标志着科学技术开展的水平，是推进科学技术开展的重要手段。冶金产品检验是冶金工业开展的根底，它标志着冶金工业技术水准和冶金消费的质量。应使用各种有效的手段对半成品和成品进展质量检验，监视检验工作必须作为消费流程中的一个重工序。钢材质量检验关于明白冶金工厂不断改良消费工艺、提高产质量量、消费符合标准的钢材，以及指导用户依照检验结果合理选用钢材、正确进展冷、热加工和热处理都具有重要的实际意义。通过对钢材产品和半成品的检验，能够发觉钢材质量缺陷，查明产生缺陷的缘故，到达明白各消费环节（部门）制定相应措施将其消除或防止，同时也能够做到尽可能杜绝有缺陷的不合格钢材供给给用户。此外，随着检验方法的改良和不断完善，能够进一步提高检验质量和检验精确性，提高检验速度，缩短检验周期，也可促进新钢种的开发研究和新产品的试制。一、检验标准衡量冶金产质量量需要有一个共同遵照的准则，这确实是技术标准。对冶金产品制定出符合实际的标准，并在整个消费过程和全行业中贯彻执行，则产质量量就有了保证，并可逐步得到提高，有利技术标准之后，还必须采纳保证产品所需的各种检验方法所规定的标准，这确实是方法标准，它是正确评价和检验产质量量高低的技术依照。我国已初步构成符合我国国情，具有一定水平、一定规模的冶金产品标准体系。自1955年重工业部公布第一批35个试验方法标准以后，新的标准逐年增加，到目前为止，已建立了各种方法标准600多个，根本满足了目前冶金产品消费和使用的需要。钢的检验方法标准包括化学成分分析、宏观检验、金相检验、力学功能检验、工艺功能检验、物理功能检验、化学功能检验、无损检验以及热处理检验等方法标准等。每种检验方法标准又可分为几个到几十个不同的试验方法。每个试验方法都有相应的国家标准或冶金行业标准，有的试验方法还有企业标准。二、检验工程钢铁产品品种不同，要求检验的工程也不同，检验工程从几项到十几项不等，对每一种钢铁产品都必须按相应技术条件规定的检验工程逐一进展认确实检验，每个检验工程都必须一丝不苟地执行检验标准。表1列出了经常遇到的十个钢种所要求的检验工程，每一个检验工程都有一定的合格指标。第二章 钢的化学成分检验钢的物理功能、化学功能、力学功能等都由其化学成分所决定的，因而，每种钢都有一定的化学成分。保证钢的化学成分是对钢的最根本要求。只有进展化学成分分析才能确定某钢的化学成分是符合标准规定。钢的化学成分是钢种各化学元素的质量百分比数。化学成分分析按其任务可分为定性和定量分析。化学成分分析按其原理和所使用的仪器设备，又可分化学分析和仪器分析，化学分析是以化学反响根底的分析方法。仪器分析是以被测物的物理化学性质为根底的分析方法，由于分析时常常用到比拟复杂仪器，故称仪器分析。第一节 化学分析化学分析是以化学反响为根底的分析方法，主要分为以下两种：1、重量分析法通常是使被测组分与试样中的其它组分别离后，转变为一种纯粹的、化学组成固定的化合物，称其重量，从而计算被测组分含量的一种分析方法。这种方法的分析速度较慢，但精确度高，目前在某些测定中仍用作标准方法。2、滴定法此法是用一种已经明白精确浓度的试剂溶液（即标准溶液），滴加到被测组分溶液中去，使之发生反响，依照反响恰好完全时所耗费标准溶液的体积计算出被测组分的含量。如此的分析方法称为滴定法，又称溶量分析法，此种方法操作简单快速，测定结果精确度比拟高，有较大适用价值。此外还有比色法、导电法等。一、碳的测定碳是钢中的重要元素。平衡状态下碳溶于-Fe即铁素体中。碳与钢中的铁作用构成渗碳体，合金钢中的碳还能与合金元素构成碳化物。测定钢中碳的方法特别多，有物理法（如光谱法），化学及物理化学法（如燃烧气体容量法、吸收重量法等）。常用的有燃烧气体容量和燃烧非水滴定法。目前，所消费的化学分析设备及消费实际操作中大多为碳硫连续测定，而且测定方法也特别多。二、硫的测定硫来自生铁和燃烧，硫是极有害的杂质元素。硫的存在促使钢产生热脆性，同时也容易在钢凝固时产生偏析，降低钢的抗疲劳性、可塑性、耐磨性等，通常硫在钢中的含量不超过0.035%。测定硫的方法有高温燃烧法和溶解法等。三、磷的测定磷主要来自生铁，磷也是钢中的一种有害元素，但有时为了提高钢的耐腐蚀功能，在钢中添加磷的例子也有。一般钢磷的含量大多操纵在0.045%以下，优质钢操纵在0.035%以下。测定钢中磷的方法特别多，一般都是使磷酸，再与钼酸铵作用生成磷钼酸，在此根底上分别用重量法、滴定法、磷钒钼酸光度法或磷钼兰广度法等进展测定。四、硅的测定钢中Si来自生铁，废钢和脱氧剂。硅也可作为合金元素专门参加。硅的含量一般小于或等于1%。硅的测定方法有重量法，容量法、光度法等。对硅含量特别低的钢或铁中硅的测定多采纳硅钼兰光度法。五、锰的测定钢中锰主要来自生铁、废钢和脱氧剂，锰钢中的锰是炼钢时专门参加的，锰在钢中多以化合物的形态存在，如MnS、Mn3C等，也能固溶于铁素体中。钢中锰的测定方法，依照锰含量的多少可采纳容量法或光度法等。六、铬和镍的测定铬是冶炼合金钢、不锈钢的重要合金元素之一。钢中参加合金元素铬，能够改善钢的工艺功能、提高钢的机械功能，参加大量的铬可使钢具有特别的物理、化学功能，譬如铬含量在12%以上，钢就具有了不锈钢的特性。铬的测定，对铬含量高的钢、铁常采纳滴定法测定，低含量一般用光度法测定。镍也是冶炼合金钢、不锈钢的一种极重要的合金元素。依照钢的功能要求不同，镍的添加量不同。含镍具有良好的力学功能，高镍钢具有特别的物理、化学功能。镍的测定方法特别多，一般多采纳滴定法和光度法。在许多方法中镍的测定常常遭到钴的干扰。第二节 仪器分析仪器分析是以物质的物理性质或物理化学性质为根底的分析方法。仪器分析需将待测物质光、电、热、声、磁等物理量或化学量转换成电信号，再与已经明白量的标准物质在一样条件下得到的电信号作比拟，以测量出这些物质的化学组成、含量和构造。这些物理量和物理化学量的测定，一般需要采纳专门的仪器设备。仪器分析的灵敏度高、分析速度快，所需试样量少、容易实现自动化、因而仪器分析方法已逐步成为化学分析的主要方法。常用的仪器分析方法有光谱分析、光电比色分析、极谱分析、电子和离子探针微区分析等。光谱分析可分为发射光谱分析，原子吸收光谱和射线荧光光谱分析。光电直读光谱分析是发射光谱分析的一种。其根本原理是试样遭到光原发生器的作用，其组成元素的原子转变成气态原子时，其中一些原子的外层电子被激发到高能状态成为激发态原子。当它们从高能级跃迁回到低能级时，发射出不同波长的光谱线，各种原子构造不同，所发射的光谱也不同。试样中元素含量不同，谱线强度也不同和，发射的光通过分光仪器作用，能够依照波的长短陈列成原子或离子被激发的线状光谱，由光电原件将光信号转变为电信号，经放大记录自动给出分析结果。光电直读光谱分析速度快，分析结果准，确操作方便，应用范围越来越广，特别是作为炼钢炉前分析，已成为必不可少的分析设备。第三节 钢铁材料火花鉴别钢的火花鉴别是一种最简便鉴别钢品种的方法，火花鉴别是一种古来的方法，然而由于方法简便易行，因而应用广泛。图2-1到图2-8是八种不同钢的火花特征。第三章 钢的宏观检验宏观分析则因其观察面较大且较直观，可理解金属或合金构造的整体情况，便于比照研究消费工艺改变时所造成的材料内部质量的差异，因而广泛用于推断冶炼、塑性加工或焊接过程是否正常，在工厂和科研部门也是检查冶金质量、热处理质量和分析机械零件早期失效缘故的重要试验研究手段，有时通过宏观分析还可推知材料和构件的制造历史，特别是加工成型的方法，到达操纵材料和产质量量的目的。宏观检验是用肉眼或用不大于十倍的放大镜检查金属外表或断面以确定其宏观组织缺陷的方法。宏观检查也称低倍组织检验，其检验方法特别多，包括酸浸试验、硫印试验、断口检验和塔形试样发纹检验等。酸浸试验能够显示一般疏松、中心疏松、锭型偏析、点状偏析、皮下气泡、剩余缩孔、翻皮、白点、晶间裂缝、内部气泡、非金属夹杂物（肉眼可见的）及夹渣、异金属等，并可对缺陷进展评定。硫印试验是利用钢中硫化物与硫酸反响生成硫化氢、硫化氢与相纸的溴化银反响生成硫化银，使相纸变成棕色这一原理检查钢中硫的宏观分布情况，并可间接检查其它元素在钢中偏析和分布情况。断口检验是依照目的采取适当方法将试样折断以检验断口质量，或对在使用过程中破损的零部件和消费制造过程中由于某种缘故此导致破损的工件断口进展观察和检验。可按断口的宏观形貌和冶金缺陷将断口分类，评定钢材质量。塔形车削发纹检验是检查钢材不同深度处的发纹。试验时将钢材试样车成不同尺寸的接替，进展酸浸或磁力探伤后，检查其裂纹程度，以衡量钢中发纹夹杂物、气孔和疏松存在的多少。发纹严峻地危害钢的动力学功能，特别是疲劳强度等，因而，对重要用处的钢材都要进展塔形检验。总之，每种检验都是以不同的显露方式，暴露金属材料的组织缺陷，加以评定，将其操纵在同意的范围的。第一节 钢锭的组织及宏观缺陷钢在冶炼后，除少数直截了当铸成铸钢件外，绝大部分都要先铸成钢锭（或钢坯），随后再轧制（或锻造）成各种钢材，如型钢、钢板、钢管、金属制品等。钢材的质量与钢锭（钢坯）的质量有着直截了当的关系。依照炼钢终脱氧是否完全，浇注后可得到不同的钢锭。钢液在浇注前用锰铁、硅铁和铝等进展充分脱氧，使钢液浇入钢锭模后不发生碳-氧反响，凝固时析出气体特别少，钢液外表平静，这种钢称为冷静钢；浇注前只用少量锰脱氧，脱氧不完全，钢液注入钢锭模后，钢液冷却时发生碳-氧反响，析出大量一氧化碳气体引起钢液沸腾，这种钢称为沸腾钢，经连铸机浇注的钢锭称为连续铸锭（连铸坯）。下面简单介绍冷静钢钢锭、沸腾钢钢锭以及连铸坯的组织和缺陷。一、冷静钢图3-1为冷静钢钢锭的宏观组织示意图。与纯金属铸锭根本一样，也是由表层晶粒区、柱状晶区及中心等轴晶粒区三个晶区组成。所不同的是，在冷静钢锭下部还有一个由等轴细晶粒组成的致密的堆积椎体，这是冷静钢锭的组织特点。表层由于钢锭模的激冷，过冷度大，形核率高，构成细小等轴的晶粒，它的厚度通常较薄，与钢液的浇注温度有关，浇注温度越高，则等轴细晶区越薄。在表层等轴细晶区构成的同时，模壁温度迅速升高，冷却速度变慢，固相和液相的接口处钢液的过冷度大大减少，新晶粒的构成变得困难，只有那些一次晶轴垂直于型壁的晶粒才能得以优先成长，构成了柱状晶粒。由于固液接口前沿的液体中存在着成分过冷，因而，柱状晶往往以枝晶方式长大，构成树枝状晶体。当铸锭中心的钢液通过散热也都降至钢液熔点以下时，由于过冷度小，加之杂质等多方面的要素作用，会在剩余的整个液体中同时构成数目较少的晶核，因这些晶核是在液体中自由成长，各方面的成长速率差不多一致，故长成等轴晶粒。当它们生长到和柱状晶相遇时，就会阻挠期接着长大，且在全部钢液结晶完毕后，就构成了中心等轴粗晶粒区。中心等轴晶的降落现象被称为“结晶雨”，降落到钢模的底层，构成锥形体。冷静钢钢锭常见缺陷1、偏析钢锭中的偏析是钢锭中各部分化学成分不均匀的现象。按照偏析涉及的范围大小，偏析可分为两种，即区域偏析和显微偏。图3-2为冷静钢锭的纵切面上偏析分布情况示意图。能够观察到明显的偏析带：锭心上部的倒V形偏析带、V形偏析带以及钢锭下部的锥状偏析带。倒V形偏析的构成是由于柱状晶结晶时，杂质元素富集在结晶前沿，而富含杂质的钢液密度较轻，逐步上浮集中在钢锭上部，在中心等轴晶带开场结晶时，这些杂质大量的固定在柱状晶和中心等轴晶带之间，构成了钢锭上部的倒V形偏析带，在钢锭横切面上表现为方形偏析（锭型偏析）和点状偏析特征。V形偏析是由于保温冒口内钢液向下补缩而构成的，由于保温胃口内钢液杂质富集，因而向下补缩时构成漏斗形偏析，在钢锭的横切面上，外表为中心偏析。倒V形偏析和V形偏析均属于正偏析，即偏析带杂质的含量高于钢锭平均含量。在中心等轴晶开场结晶时，先长成的晶体因密度较大而下沉，构成了钢锭底部的锥状偏析。由因而最先结晶的，因而杂质含量低于钢液中平均含量，因而这种偏析属于负偏析，但这里含有较多的高熔点氧化物（SiO2或SiO2FeO等）,可能是晶体下沉带来的。2、缩孔和纯金属铸锭一样，钢液在凝固时要发生收缩，故在凝固后的钢锭中会出现缩孔。在钢锭上部安放保温冒，可使缩孔集中在钢锭顶部冒口中，缩孔处是钢锭最后凝固的地点，是偏析、夹杂物和疏松密集的区域。在压力加工前必须把冒口切掉。假如切头时未被除净，遗留恩爱的剩余部分，在钢材的低倍检验中称为剩余缩孔，它是一种不同意存在的低倍组织缺陷。为了减少缩孔深度，主要是选择合理的锭模锥度和尺寸，采纳保温冒并严格操纵浇注条件。3、疏松疏松是钢不致密性的表现。由于晶粒以枝晶方式长大，在结晶后期“数枝”相遇时，堵塞了钢液向“树枝”间隙补充的通道，钢液的流淌性又较差，因而构成特别多细小的空隙，称为疏松。疏松假设集中在最后凝固的中心区域，即缩孔的下部区域，则称为中心疏松。由于钢液中含有较多的气体，在凝固时，由钢中析出后，不能完全上浮，构成细小的孔隙，它们均匀分布于钢锭的各部分，称为一般疏松。4、气泡（气孔）冷静钢中的气泡分皮下气泡和内部气泡两种。靠近钢锭外表的气泡为皮下气泡。它是在钢锭皮下呈分散或成簇分布的细长裂纹或椭圆形气孔，而细长裂纹又多数垂直于钢锭外表，皮下气泡多出现于钢锭尾部，时常成群出现。钢锭模内壁潮湿、钢锭模内壁涂料含水份和保护渣不枯燥等缘故均能引起皮下气泡。位于钢锭内部的气泡称为内部气泡，它呈蜂窝状，内壁较光滑，有些气泡中还伴有微笑的可见夹杂物。钢液中含有大量气体，在浇注过程中大量折出，随着结晶的进展，在树枝状晶体之间构成的气泡不能特别好上浮而留在钢的空位中，而成为内部气泡。二、沸腾钢图3-3为沸腾钢锭宏观组织示意图，其结晶过程与冷静钢根本一样，但于钢液沸腾，使其宏观组织具有与冷静钢锭下同的特点。沸腾钢钢锭常见宏观缺陷1、蜂窝气泡带蜂窝气泡是由分布在柱状晶带内的长形气泡所构成。2、二次气泡带由于结晶过程中碳氧浓度接着增大，并不断积聚，同时结晶体积收缩，使构成气泡所需要克服的外压力逐步降低，CO反响重新进展，但如今气体出路已被堵死，这些气体便呈球形留在钢锭内，这确实是二次气泡带。3、连铸坯通常，连铸坯的凝固组织和模铸冷静钢钢锭的凝固组织相比拟，二者并无根本的差异，都是由表层激冷层、次层柱状晶区和中心等轴粗晶区三部分组成，各晶区的构成机理也大致一样。但是，由于连铸坯的断面相对小，而且是在较强的冷却条件下凝固的，因而其断面上温度梯度较大，凝固速度较快。温度梯度大有利于柱状晶的生长，而凝固速度快则易于生成枝晶间距小的铸造组织。因而在浇注一样钢种情况下，连铸坯比钢锭具有较兴旺的柱状晶组织，并有着较小的树枝晶间距。连铸坯的常见缺陷见图34。第二节 钢材常见宏观组织和缺陷钢锭通过轧制（或锻造）制成的型钢、钢板、钢管等称之为钢材。钢材的宏观缺陷与钢锭质量有亲密关系，常见钢材宏观组织及缺陷包括一般疏松、中收疏松、锭型偏析、斑点状偏析、白亮带、中心偏析、帽口偏析、皮下气泡、剩余缩孔、翻皮、白点、轴心晶间裂缝、内部气泡、非金属夹杂物（肉眼可见）及夹渣、异金属夹杂等15种。在消费过程中，还会出现过热（晶粒粗大）和过烧组织，以及边缘和中心增碳等缺陷。在通过酸蚀的试样上，对所观察到的宏观（低倍）组织进展识别和评定时可依照GB/T19792001标准评级图片进展。该标准是指导性的，使用于各类钢。下面简要地表达一些常见组织和缺陷在酸蚀试样上的特征。一、 一般疏松一般疏松在横向酸浸试样上表现为组织不致密，整个截面上出现分散的暗点和空隙。暗点之因而发暗是由于珠光体量明显增加，而暗点上的许多微空则是因细小的非金属夹杂物和气体的聚拢，经酸浸蚀后扩大而构成的。因而能够说，暗点是碳，非金属夹杂物和气体的聚拢而产生的。至于空隙，则是非金属夹杂物被酸溶解遗留下来的孔洞。钢的组织疏松对功能特别有妨碍，特别是对横向力学功能妨碍大，降低断面收缩率、断后、冲击韧性，拉伸试验时断口出空隙、降低抗拉强度。钢的一般疏松见图35。二、中心疏松中心疏松在横向酸浸试样上表现为空隙和暗点都集中分布在中心部分，它是钢锭最后结晶收缩的产物。由于气体、低熔点杂质、偏析组元都在中心部位最后凝固，因而该部位易被腐蚀，酸浸后出现一些空隙和较暗的小点，见图36。细微中心疏松对钢的力学功能妨碍不大。但是，严峻的中心疏松妨碍钢的横向塑性和韧性指标，降低强度，且有时在加工过程中出现内裂，特别荒管穿孔时容易出现内裂，因而严峻中心疏松不是同意存在的。三、 锭型偏析锭型偏析在横向酸浸试亲上表现为腐蚀较深、由暗点和孔隙组成，与原锭型横截形状类似的框带。由于其形状一般为方形，因而又称方形偏析。锭型偏析是钢锭结晶过程中，柱状晶生长时把低熔点组元、气体和杂质元素推向尚未冷凝的中心液相区，便在柱状晶区与中心等轴晶区交界处构成偏析和杂质集聚框。试验分析证明，锭型偏析框处的碳、硫、磷含量都比基体高，如图37所示。锭型偏析使钢的横向断面伸长率、断面收缩率以及冲击吸收功降低。锭型偏析的级别应依照形区的组织疏松程度和框带的宽度来评定。四、斑点状偏析在横向酸浸试样上出现的形状和大小均不同的各种暗色斑点，这些斑点不管与气泡同时存在或单独存在，均统称为斑点状偏析。当斑点散分在整个截面上时称为一般斑点状偏析；当斑点存在于试片边缘时称为连缘斑点状偏析。斑点状偏析是钢锭结昌过程中区域偏析的一种。斑点状偏析处的碳含量比基体高，而硫、磷等元素则比基体稍高。斑点状偏析对钢的力学功能妨碍不大。但也应操纵斑点状偏析的数量、大小以及不使其集中分布。评定斑点状偏析的级别时，假如斑点数量多、点子大、分布集中，应评为高级别；假如试样上即既有点状偏析，又有气泡，则应分别评定。五、 中心偏析中心偏析在酸浸试片上的中心部位呈现腐蚀较深的暗斑，有点暗斑四周有灰白色带及疏松。钢液在凝固过程中，由于选分结晶的妨碍以及连铸坯中心部分冷却较慢，从而在中心部位产生成分偏析。评级时可依照中心暗斑的面积大小及数量来评定。六、帽口偏析帽口偏析表如今酸浸试片的中心部位呈现发暗的、易被腐蚀的金属区域。靠近帽口哦部位由含碳的保温填料对金属的增碳作用，将引起帽口偏析。评级时可依照发暗区域的面积大小进展评定（参照GB/T19792000）标准中附录A评级图的中心偏析图片评定。七、皮下气泡皮下气泡在横向酸浸试样上表现为试样皮下分散或成簇分布的细长裂纹或椭圆形气孔，而细长裂纹又多数垂直于试样外表，如图3-8所示。皮下气泡是由水钢锭模内清理不良和保护渣不枯燥等缘故引起的，它造成钢材热加工时出现裂纹，因而，热加工用钢材不得有皮下气泡。八、剩余缩孔剩余缩孔是在钢锭冷凝收缩时产生的。剩余缩孔在横向酸浸试样上（多数情况）表现为中心区域有不规则的折裂缝或空洞，在其上或附近常伴有严峻的疏松、夹杂物（夹渣）或者成分偏析等。钢锭结晶时体积收缩得不到钢液补充，在最后冷凝部分部便构成空洞和空腔，如图3-9所示。剩余缩孔是切头缺乏造成的，它严峻破坏了钢的连续性，因而这种缺陷是绝对不同意存在的。假如发觉钢材有剩余缩孔，同意将其头部相应于剩余缩孔的部位切除，并重新取样，直至不出现剩余缩孔为止。剩余缩孔的级别可依照裂纹或空隙的大小来评定。九、翻皮在横向酸蚀试样上看，翻皮一般表现为颜色和四周不同，且形状不规则的弯曲狭长条带。条带中间及其四周存在这氧化物和硅酸盐夹杂，以及气孔。翻皮的产生，是在浇注过程中钢液外表氧化膜翻入钢液中，凝固前未能浮出所致。十、白点白点在酸浸试样上表现为锯齿形的细小发裂，呈放射状、同心圆形或不规则形状分散在中央部位。而在纵向断口上则表现为圆形或椭圆形亮斑或细小裂缝。白点的构成机理是氢和组织应力共同作用的结果，见图3-10所示十一、内部气泡内部气泡在酸浸试样上呈度不等的直线裂缝或弯曲的裂缝，其内壁较为光滑，有些裂缝还伴有微小的可见夹杂物。钢液中含有大量气体，在浇注过程中大量析出，随着结晶的进展，在树枝晶体之间构成的气泡不能特别好上浮而留在钢的空位中，如图3-11所示。十二、非金属夹杂物（肉眼可见）及夹渣非金属夹杂物在酸浸试样上表现为不同形状和不同颜色的颗粒。它是没有来得及上浮而被凝固在钢锭中的熔渣，或剥落到钢液中的炉衬和浇注系统内壁的耐火材料。非金属夹杂物的存在皮坏了金属的连续性，在热加工、热处理时容易产生裂纹，降低钢的度，特别是疲劳强度。评定非金属夹杂物时应以肉眼可见的杂质为限。假如度样上出现空洞或空隙，但又看不到夹杂物，可按疏松评定。对要求高的钢种，应进展高倍检验。此外还有内裂、中心增碳、外表裂纹、脱碳以及高速钢碳化物剥落等宏观组织缺陷，这里不一一介绍。评定上述各类缺陷时，以GB/T19792001标准附录A中所列图片为准，评定时各类缺陷以目视可见为限，为了确定缺陷的类别，同意使用不大于10倍的放大镜，依照缺陷轻重程度按照所述的评定原则与评论图进展比拟，分别评定级别。当其轻重程度介于相邻两级之间时，可评半级。关于不要求评定级别的缺陷，只断定缺陷类别。在进展比拟评定其它尺寸的钢材（坯）的缺陷级别时，依照各缺陷评级图，按缺陷存在的严峻程度缩小或放大。各类钢材酸浸试验显示的宏观组织缺陷级别要求不尽一样，因而做宏检验时必须弄清晰相应标要求，譬如，碳素构造钢（GB/T7001988）和低合金高强度构造钢（GB/T15911994）标准中就没有低倍组织要求，另外，依照不同成份钢容易产生某些缺陷的特点和对钢材使用要求的不同，不同标准低倍组织缺陷检验工程了不尽一样。在做试验或研究时，应依照检验、试验目的选择最容易发觉咨询题的方法。第三节 酸浸试验宏观是检验指用肉眼或放大镜在材料或零件上检查由于冶炼、轧制及各种加工过程所带来的化学成分及组织等不均匀性或缺陷的一种方式。这种检验方法也称低倍检验。钢的宏观检验是进展试样检验或直截了当在钢件上进展检验，其特点是检验面积大，易检查出分散缺陷，且设备及操作建议，检验速度快。因而各国标准都规定要使用宏观检验方法来检验钢的宏观缺陷。以上所说各种缺陷，均属宏观缺陷，如何能观察到这些宏观缺陷，一般确实是通酸洗显露缺陷。一、 试样制备为了有效地利用酸浸试验评定钢的质量，取样时应选择具有代表性的试样和最容易产生缺陷的部位。取样部位，试样大小，在相关标准中都有明显规定，但作为试验（非试验）用宏观试样，试验者可依照需要决定取样位、方向、大小等。试样观察面，假如用气割等热加工方法取样，观察面的熔化、热形响区都必须用冷加工方法去除，并经车、铣或刨加工后经磨光，冷加工方面法取样，观察面也需经磨光。二、酸洗酸洗分冷酸洗浸蚀和热酸洗浸蚀，冷酸浸蚀和热酸浸蚀都必须依照材料成分的不同选择酸洗。譬如，18-8类型奥氏体钢热酸洗，其酸洗依采纳10份盐酸、1份硝酸、10份水的比例配制。加热温度6080，浸酸时间525分钟。为了显露钢材缺陷，也有用点解酸蚀法的，这种方法效果好，宏观组织和缺陷清析，但相对冷、热酸蚀较腐杂。第四节 钢材塔形发纹酸洗检验方法钢材塔形发纹酸浸检验确实是为了推断发纹存在情况，是检查钢材冶金质量的有效方法之一。检验标准为GB/T15711-1995。发纹是钢中夹杂或气孔、疏松等在加工过程中沿锻轧方向被延伸所构成的细小纹缕，是钢中宏观缺陷的一种。发纹的存在，严峻地妨碍钢的力学功能，特别是疲劳强度等。因而，对制造重要机件所用的钢材，如优质或高级优质合金构造钢，对发纹的数量、大小和分布状态都有严格的限制。如单条发纹最大应不大于68mm。总长应不大于2030mm，每阶条数不大于34条等。钢材塔形发纹酸浸检验确实是为了推断发纹存在情况而设计的，是检查钢的冶金质量的有效方法之一。一、 试样制造依照GB/T157111995标准规定，试验采纳塔形试样。试验用的钢材（钢坯），其直径不得小于16mm或不得大于150mm（小于16mm或大于150mm的钢材不进展塔形检验，除用户有特别要求）。试样自交货状态的钢材（钢坯）上截取。试验时每批钢材中取三个试样，一般在钢材的头、中、尾部各取一个试样。取样数量及部位也可按产品标准或专门协议规定。方钢或圆钢试样的检验面为三个平行于钢材（或钢坯）轴线的同心圆柱面（图3-12所示），扁钢试样的检验面为平行于钢材（钢坯）轴线的纵截面（图3-13所示）塔形试样尺寸见（表3-1所示）试样加工过程中应采纳合理的切削工艺，防止产生过热现象，检验面应光滑，外表粗糙度值Ra为1.6m。二、发纹的显示试样外表发纹的现实可按照GB/T226-1991钢的低倍组织及缺陷酸蚀检验方法标准的规定进展。塔形试样的浸蚀度对显示发纹的效果有特别大的妨碍。因而，对流线较重的低碳钢、低合金钢的浸蚀不能太深，否则会使流线加重而发纹难以分辨。某些高合金钢，将其深腐蚀，易暴露发纹。三、发纹的检验和结果评定检验时一般用肉眼观察并检验试样每个阶梯的整个外表上发纹的数量、长度和分布，必要时可用不大于10倍的放大镜进展检验。目前对发纹的识别还存在不少分歧，比拟一致的看法是发纹经酸蚀后再腐蚀面上呈窄而深的缝，而那些较宽的并带有缓坡、底部平坦且深度特别浅的凹槽则不应认为为发纹。但应留意，不要把偏析带、流线或发裂（白点）与裂混淆。发纹检验工程包括试样每个台比上发纹的条数，发纹的总度，以及每个试样上发纹的总条数，总长度和最大度。第五节 断口检验断口检验时钢材宏观缺陷检验方法之一。断口检验确实是在试样上刻槽，借外力是指折断，观察断口，推断钢材质量。目前，我国共有两个断口检验方法标准，即GB/T1814-1979钢材断口检验方法标准，简称钢材断口标准；GB/T2971-1982碳素钢、低合金钢断口检验方法标准，简称碳素钢断口标准。两个标准均有本人的使用范围，不得互相代用。一、取样和试样制备关于在使用过程中破损的工作和消费制造过程中由于某种缘故此导致破损的工件断口，以及作拉力、冲击等试验的试样破断后的断口，不再需任何制备加工就可直截了当进展观察和检验。关于专为进展断口检验的钢坯和钢材，取样的部位、方法和要求根本上合酸蚀试样一样，有时甚至能够酸蚀后的试样来作。钢材断口度样，以40mm的圆或方为界，大于40mm的圆钢或方钢，检验纵向断口，取横向试样；小于可等于40mm的圆钢或方钢，检验横向断口，取纵向试样。纵向断口试样长为100400mm,在试样一边或两边刻槽。横向试样厚度1525mm，沿横截面的中心线刻槽，一般采纳V形槽。为了真实地显示缺陷，应使试样脆断，尽可能冲击方式一次折断，严禁反复冲压。试样折断后，搜先应采取妥善措施防止断口外表损伤和沾污，然后用肉眼或借助10以下放大镜将断口分类，推断断口缺陷。二、钢材断口组织及断口评定评定断口分类方法特别多，归纳起来按以下三方面分类：（1）按断裂性质可分为脆性断口、韧性断口、疲劳断口，以及由介质和热的妨碍而断裂的断口（如应力腐蚀开裂的断口、氢脆断口、腐蚀疲劳断口、高温蠕变断口等）；（2）按断裂途径可分为穿晶断口、晶界断口、混合断口等；（3）按断口形貌和材料冶金缺陷性质分类有纤维状、结晶状、瓷状（干纤维）、台状、撕痕状、层状、缩孔剩余、白点、气泡、内裂、非金属夹杂物（肉眼可见）和夹渣、异金属夹杂物、黑脆、石状、萘状等断口则属报废缺陷断口。1、纤维状断口断口外表呈暗灰色绒毯状，无光泽，无结晶颗粒。断口边缘有明显的塑性变形。这种断口常出如今热轧或退火的钢材（坯）上，属于钢材的正常断口，它表示钢材有良好的韧性。2、结晶状断口断口齐平，呈亮灰色，有强烈的金属光泽和明显的结晶颗粒。这种断口常出如今热轧或退火的钢材（坯）上，这是一种正常断口。3、瓷状断口这是一种具有绸缎光泽、特别致密、类似细瓷碎片的亮灰色断口。这种断口常出如今用过共析钢和某些合金钢轧制的、淬火及低温回火后的钢材（坯）上，这是一种正常断口。4、台状断口台状断口的宏观特征是宽窄不同的平台状组织，颜色比金属基体稍浅，多分布在偏析区内。这处缺陷一般出如今树枝晶兴旺的钢锭头部和中部，属同意缺陷。这种缺陷是钢沿其粗大树枝晶断裂的结果。大量消费检验和试验研究结果说明，台状断口对纵向机械功能无妨碍，对横向机械功能的强度指针也无妨碍，但对塑性、韧性指标都有一定妨碍。这种妨碍随着台状严峻程度的增加而增加，绝大数都满足技术条件的要求，只有个别大规格的钢材偶然出现不合格现象。5、撕痕状断口撕痕状断口特征是在纵向断口上呈现出比基体颜色较浅，灰白色而致密的光滑条带。其分布无一定规律，可在柱状晶区，也能够等轴晶区。出现撕痕状断口的主要缘故是钢中剩余铝过多，造成氮化铝沿铸造晶界析出而构成脆性薄膜，此薄膜断裂便产生痕状缺陷。细微的撕痕状缺陷对钢的纵、横向力学功能的妨碍均不明显，但严峻时，纵向韧性指标降低，更主要的是横向塑性与韧性指标明显下降。因而，除了严峻的撕痕状缺陷之外，一般的或较重的缺陷均不妨碍钢材的使用。此类缺陷属于同意缺陷。6、层状断口层状断口的宏观特征是在纵向断口的热加工方向出现金属光泽、凹凸不平、 层次崎岖的条带，条带中伴有白亮的或灰色的线条。这种断口缺陷娴熟妨碍钢材的横向塑性和冲击吸收功指标。7、缩孔剩余断口缩孔剩余断口的特征是在纵向断口的轴心区出现非结晶的条带或在输送区以非金属夹杂物或夹渣形态出现，沿条带往往出现氧化色。缩孔剩余断口一般都出如今钢锭头部的轴心区，主要是钢锭补缩缺乏或切头不够等缘故造成的。这种缺陷破坏金属的连续性，属于不同意存在的缺陷。8、白点断口在断口上白点多呈圆形或椭圆形银灰色斑点，斑点内的组织为颗粒状，个别斑点呈鸭嘴形裂口，一般多分布在偏析区内，淬火断口最为敏感。白点主要是钢中含氢量过多和内应力共同作用造成的。这种缺陷破坏金属的连续性，属于不同意存在的缺陷。9、气泡断口气泡断口的特征是在纵向断口上沿热加工方向出现内壁光滑的非结晶细长条带，多分布在皮下，有时也出如今内部。气泡主要是钢液气体过多，浇注系统潮湿，钢锭模有锈等缘故造成的。这种缺陷破坏钢的连续性，属于不同意存在的缺陷。10、内裂断口内裂分为“锻裂”和“冷裂”两种。锻裂的特征是出现光滑的平面或裂缝，这是热加工过程中滑动摩擦造成的。冷裂的特征是出现与基体有明显分界的、颜色稍浅的平面与裂缝。通过热处理或酸洗的试样可能有氧化色。锻裂时热加工温度过低，内外温差和热加工压力过大，变形不合理等缘故造成的。冷裂是锻轧冷却太快、组织应力与热应力迭加造成的。内裂严峻破坏金属的连续性、属于不同意存在的缺陷。11、非金属夹杂物（肉眼可见）和夹渣断口这类断口在纵向断口上呈颜色不同的（灰白、浅黄、黄绿色等）、非结晶的细条带或块状。其分布无一定规律，整个断口均可见到。假如夹杂物特别细小，难以区分，可将断口在空气炉中加热到300左右，冷却后再检查，假设是非金属夹杂，其颜色不变，而集体金属则变为蓝色或其它颜色，借此加以分辨。这种缺陷是在浇注过程中随钢液带入的渣子、耐火材料和夹杂物等造成的，属于破坏金属连续性的缺陷。12、异金属夹杂物断口异金属夹杂物在纵向断口上呈条带状，与基体金属有明显的边界，其变形才能、金属光泽和组织构造均与基体不同，条带边界有进出现氧化现象。这种缺陷是调入的外部金属、合金粉末熔化造成的，它破坏金属组织的均匀度或连续性，属于不同意存在的缺陷。13、黑脆断口断口上部分或全部为灰黑色，严峻时可看到石墨碳颗粒，一般多在钢材的中心区，但有时也会出如今边缘地带。这种缺陷多出体在退货后的共析和过共析工具钢、含硅弹簧钢以及含钼为w(Mo)=0.5%左右的珠光体热强钢的断口上。它是在一定条件下，钢中渗碳体分解为石墨的结果。黑脆破坏了钢的化学成分和组织的均匀度，使淬火硬度降低，力学功能恶化，用热处理和热加工方法均不能消除黑脆断口，因而这种缺陷是不同意存在的。14、石状断口石状缺陷，在试样断口上呈物金属光泽、颜色浅灰、有棱角、碎石状粗晶粒组织。多出如今钢材外层和棱角处，严峻时可普及整个断口外表。这处缺陷是由于严峻过热或过烧造成的，它使钢的塑性降低，特别是大大降低钢的冲击吸收功，不能用热处理消除，属于不同意存在的缺陷。15、萘状断口在试样断口上呈弱金属光泽的亮点或小平面，用掠射光线照射时，由于各个晶面位向不同，这些亮点或小平面闪耀着萘晶体般的光泽。一般认为合金钢中的这种缺陷是过热使晶粒粗化而造成的。但告诉钢重复加热淬火造成的萘状断口名称；属同意缺陷断口，则需评定级别，属报废缺陷只需记下断口名称。第四章 金相检验金相试验是指在金相显微镜下观察，识别和分析金属材料微观组织状态和分布情况，藉以推断和评定金属材料质量的一种检验方法，其目的是，一方面是常规检验，依照已有知识，推断和确定金属材料的质量和消费工艺及过程是否完善，如有缺陷时，藉以发觉产生缺陷的缘故；另一方面则是深化的理解金属材料微观组织和各种功能的内在联络，以及各种微观组构成的规律等，为研究新材料和新工艺提供依照。金相检验除做组织观察、缺陷观察、研究材料功能和消费工艺外，在产品消费过程作为质监视手段也得到了广泛应用，同时已成为不可替代的检验方法之一。譬如群殴实体晶粒度测定，钢中非金属夹渣物的检验、脱碳层检验、化学成分偏析检验和非正常组织检验，同时精确测量课晶间腐蚀裂纹深度，确定试样是否合格。第一节 金相试样制备金相检验通常也称高倍检验。金相检验是通过精心制备试样并在显微镜下观察实现的。一、 取样取样的部位应依照它的目的和检验工程，按国家或行业标准规定在研究或检验对象上截取，使所取试样具有代表性。二、试样的研磨金相试样通过粗磨、细磨和抛光三道工序完成。粗磨、细磨、抛光都是为了使试样外表修成平面，消除划痕。精磨、细磨一般均采纳不同型号砂纸机械修磨，砂纸修磨前应先在细砂轮上磨制。抛光分机械抛光，化学抛光和电解抛光。试样研磨时要用力均匀，不可用力过大，并随时浸入水中冷却，防止过热引起组织变化。研磨后是否腐蚀，视观察目的而定。第二节 金相显微镜金相显微镜是观察显微组织检查缺陷的主要设备，有台式、立式、卧式等不同类型。一般是利用灯光作照明源，借助透镜、棱镜等作用，使光线头道试样外表，靠试样外表微区不同的反射才能，使光线不同程度的进入物镜，经放大后反映出金属组织形貌图像，然后通过目镜直截了当观察或利用照像装置拍照。利用金相显微镜能够直截了当看到肉眼所看不到的金属内部显微组织，能够分析、检查、评定钢的质量，金相显微镜是金相检验不可缺少的工具。显微镜的构造、原理及暗室操作略。第三节 脱碳层深度测度钢在加热和保温过程中，由于四周气氛（如氧、水蒸气和二氧化碳）对其外表所产生的化学作用，以及其外表碳的扩散作用，而使其表层碳含量降低的现象称为脱碳，脱碳过程是钢中的碳在高温下与氢或氧作用生成甲烷或一氧化碳，其脱碳反响可用以下反响式表示。C + 2H2 CH4C + O2 CO2C + CO2 CO脱碳时，一方面是氧向钢内扩散，另一方面是钢中的碳向外扩散，两者结合成一氧化碳使钢的表层含量减少。脱碳时钢材的一种外表缺陷，关于大多数工业用钢，特别是含碳较高的工具钢、铬滚珠轴承钢、弹簧钢以及某些重要用处的中碳构造钢，对脱碳层深度均有严格限制。上述钢的技术标准均要求检验脱碳情况，并对同意的脱碳层深度作出明确规定。测定脱碳层深度的方法见GB/T2241987。有金相法、硬度法、碳含量测定法三种。金相法设备简单适用，操作方便，测量结果精确，下面着重介绍一下金相法。脱碳层分为全脱碳层和部分脱碳层两种，总脱碳层位二者深度之和，即从产品外表到碳含量等于基体碳含量的那一点的间隔。基体是指钢材及零件未脱碳部位。依照钢种技术条件的要求，有的测量纵脱碳层，有的测量全脱碳层，但大多是测量纵脱碳层，无特别声明时，应测量总脱碳层。使用金相法时，脱碳层断定的依照：（1）全脱碳层 系指组织状态完全（或近似于完全）是铁素