曾文濤 谷強(qiáng)
(撫順特殊鋼公司 遼寧撫順 113001)
摘 要 敘述了低倍缺陷“點(diǎn)狀偏析”在低倍酸浸試片上的評(píng)定特征,以及從有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)該缺陷表述進(jìn)行識(shí)別和評(píng)定。
關(guān)鍵詞 點(diǎn)狀偏析 評(píng)定 標(biāo)準(zhǔn)
在鋼材作低倍檢驗(yàn)時(shí),常出現(xiàn)對(duì)“點(diǎn)狀偏析”的評(píng)定有爭議,尤其是對(duì)大尺寸鋼材的低倍試樣的評(píng)定該缺陷為常有。點(diǎn)狀偏析在低倍檢驗(yàn)的同行內(nèi)常簡稱為“點(diǎn)偏”。如何使用標(biāo)準(zhǔn)評(píng)級(jí)圖對(duì)“點(diǎn)偏”這一缺陷評(píng)定,談?wù)剛�(gè)人的看法與討論。
1 準(zhǔn)確評(píng)定“點(diǎn)狀偏析”的重要性
低倍缺陷的準(zhǔn)確評(píng)定,是關(guān)于鋼材的合理使用及判廢的大問題。尤其是“點(diǎn)狀”這種低倍缺陷,在常用的GB3077-88合金結(jié)構(gòu)鋼技術(shù)條件中就明確規(guī)定:優(yōu)質(zhì)鋼,一般點(diǎn)狀偏析、邊緣點(diǎn)狀偏析不得大于1級(jí),高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼和特高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼不允許有一般點(diǎn)狀偏析和邊緣點(diǎn)狀偏析。國軍標(biāo)GJB1951-94航空用優(yōu)質(zhì)合金結(jié)構(gòu)鋼棒規(guī)范規(guī)定:“鋼棒的橫截面酸浸低倍試片上不允許有肉眼可見的點(diǎn)狀偏析。”從這些產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)中,可以看出“點(diǎn)偏”作為低倍組織的一種缺陷,在某些技術(shù)中以允許的缺陷而被接收,但要求級(jí)別較嚴(yán),僅允許1、2級(jí)。而在一些技術(shù)條件中以不允許存在的缺陷而被否定。“點(diǎn)偏”這種低倍缺陷不同于縮管、翻皮、夾雜等不允許缺陷,在酸浸試片上特征明顯,而容易與“疏松”這些低倍組織缺陷混淆。這樣就存在著允許缺陷和不允許缺陷分不清、判別不明存在異議、關(guān)系到鋼材合格與判廢的大問題,因此準(zhǔn)確評(píng)定“點(diǎn)偏”是低倍組織評(píng)定的一個(gè)主要檢驗(yàn)。所以有必要正確認(rèn)識(shí)“點(diǎn)偏”這種低倍缺陷。
2 從有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)上理解和認(rèn)識(shí)“點(diǎn)狀偏析”
當(dāng)我們進(jìn)行低倍組織評(píng)定時(shí),主要的依據(jù)就是檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn),在有關(guān)的產(chǎn)品的技術(shù)條件中,具體規(guī)定了低倍檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn):如GJB1951-94應(yīng)用了GB1979-80結(jié)構(gòu)鋼低倍組織缺陷評(píng)級(jí)圖,所以有必要對(duì)低倍評(píng)級(jí)檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)作進(jìn)一步的了解。目前,我國GB1979-80標(biāo)準(zhǔn)是鋼材宏觀檢驗(yàn)的基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn),除結(jié)構(gòu)鋼的低倍組織評(píng)定使用它外,其它某些鋼種也參照使用它。
GB1979-80是在YB49-64基礎(chǔ)上修訂的,而YB49-65結(jié)構(gòu)鋼低倍組織缺陷評(píng)級(jí)圖又是沿襲前蘇聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)而來的,我國早期的冶金標(biāo)準(zhǔn)體系大都是搬照前蘇聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)。“點(diǎn)偏”這一缺陷最早出自前蘇聯(lián)標(biāo)準(zhǔn),為此,我們看看這些有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)“點(diǎn)偏”這個(gè)低倍缺陷是如何下定義的。
YB49-64中規(guī)定點(diǎn)狀偏析:點(diǎn)狀偏析一般分布于鋼錠上部,在橫截面上呈不同形狀及大小的分散暗色斑點(diǎn)(有呈規(guī)律狀排列),在縱橫截面上相當(dāng)于暗色斑點(diǎn)處呈暗色條帶。點(diǎn)狀偏析嚴(yán)重時(shí),往往伴隨氣泡出現(xiàn),有人認(rèn)為鋼液中氣體的較大量存在是鋼錠凝固時(shí)雜質(zhì)析集的主要因素之一。由于結(jié)晶條件不同,點(diǎn)狀偏析在橫截面試片上呈十字形、方框形及心形點(diǎn)偏,一般多分布在邊緣區(qū)域,根據(jù)金相檢驗(yàn)證明,點(diǎn)狀偏析的含碳量和含硫量超過正常成分(即正偏析),同時(shí)夾雜物也較多。
點(diǎn)狀偏析的評(píng)定,根據(jù)存在部位不同分為一般點(diǎn)狀偏析及邊緣點(diǎn)狀偏析兩種評(píng)級(jí)圖進(jìn)行,一般點(diǎn)狀偏析分布在整個(gè)斷面上,而邊緣點(diǎn)狀偏析僅存在邊緣處,根據(jù)其出現(xiàn)的多少及嚴(yán)重程度評(píng)定其級(jí)別。
GB1979-80中規(guī)定點(diǎn)狀偏析特征:在酸浸試片上呈不同形狀和大小的暗色斑點(diǎn),不論暗色斑點(diǎn)與氣泡是否存在,這種暗色斑點(diǎn)統(tǒng)稱點(diǎn)狀偏析,當(dāng)斑點(diǎn)分散分布在整個(gè)截面上時(shí)稱為一般點(diǎn)狀偏析,當(dāng)斑點(diǎn)在于試片邊緣時(shí)稱邊緣點(diǎn)狀偏析。
產(chǎn)生原因:一般認(rèn)為結(jié)晶條件不良,鋼液在結(jié)晶過程中冷卻較慢產(chǎn)生成分偏析,當(dāng)氣體和夾雜物大量存在時(shí),使點(diǎn)狀偏析嚴(yán)重。
評(píng)定原則:以斑點(diǎn)的數(shù)量,大小和分布狀況而定。前蘇聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)ГОСТ10243-75規(guī)定偏析—金相個(gè)別區(qū)段因化學(xué)成分、組織、非金屬夾雜物、氣孔的不均勻性。
偏析的分類和評(píng)定共分四種:
1)點(diǎn)狀不均勻性、點(diǎn)狀偏析—分布在整個(gè)試樣上有細(xì)小圓的暗點(diǎn)(彎曲區(qū)域除外)應(yīng)根據(jù)暗點(diǎn)的數(shù)量和金屬腐蝕情況而定,要注意:試樣的暗點(diǎn)大小和平面被損情況(評(píng)級(jí)圖No2和2a)有時(shí)在縱向的端口上偏析也出現(xiàn)日間組織光亮帶。
2)斑點(diǎn)偏析—不同形狀和大小個(gè)別的暗斑點(diǎn)。在試樣上分布有兩種斑點(diǎn)偏析:
a、一般斑點(diǎn)偏析—分布在試樣斷面上斑點(diǎn)與對(duì)稱的毛坯中心區(qū)(評(píng)級(jí)圖No3和3a)或不對(duì)稱的毛坯小斑點(diǎn)相比,但基本組織有較大區(qū)別(評(píng)級(jí)圖No3б)。
b、邊緣斑點(diǎn)偏析———沿試樣邊緣有定向的呈橢園形斑點(diǎn),缺陷的級(jí)別是以試樣的大小及斑點(diǎn)的大小及數(shù)量而定,并應(yīng)考慮毛坯表面的斑點(diǎn)深度。
3)方形偏析或圓形偏析(相當(dāng)于錠型偏析,略)
4)收縮偏析(相當(dāng)于中心增碳,略)
從上述三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的定義中看出,對(duì)于在低倍組織橫向酸浸試片上呈現(xiàn)出的大小、形狀不同的暗色斑點(diǎn),在國標(biāo)中稱為“點(diǎn)狀偏析”,而在前蘇聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)ГОСТ10243中稱為“斑點(diǎn)偏析”。我們認(rèn)為就該缺陷而言,這兩個(gè)名稱“點(diǎn)狀偏析”和“斑點(diǎn)偏析”,后者更為確切些。在常說的簡稱中與其說“點(diǎn)偏”不如說“斑偏”更為切合實(shí)際。因?yàn)槲覈?dāng)時(shí)的冶金產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)大都是沿用前蘇聯(lián)而來的,標(biāo)準(zhǔn)中所說“點(diǎn)狀偏析”實(shí)際上是指“斑點(diǎn)偏析”。在前蘇聯(lián)ГОСТ10243中也有“點(diǎn)狀不均勻性、點(diǎn)狀偏析”這個(gè)名稱,其實(shí)際指的是整個(gè)試樣上的細(xì)小圓的暗點(diǎn),實(shí)際就是指的一般疏松的“疏松點(diǎn)”,這種缺陷相當(dāng)與國標(biāo)中的“一般疏松”。此處的“偏析點(diǎn)”與“斑點(diǎn)偏析”都是存在成分、組織的偏析,其本質(zhì)差別主要表現(xiàn)在“量”上,一個(gè)指的是“點(diǎn)”,另一個(gè)指的是“斑”。并不能單純從字面上去理解“點(diǎn)偏”、“點(diǎn)狀偏析”,凡是有偏析的“點(diǎn)”,其低倍缺陷就是“點(diǎn)狀偏析”,而GB1979中的“點(diǎn)狀偏析”按真正含義是在低倍試片上表現(xiàn)為暗色的斑點(diǎn)狀偏析。
3 從“點(diǎn)狀偏析”的特征和形成原因認(rèn)識(shí)
鋼錠在結(jié)晶過程中,由于碳的局部富集,在橫低倍試片上呈現(xiàn)出大小和形狀不同的暗黑色斑點(diǎn)。在試片上無規(guī)律分布時(shí)稱為“一般點(diǎn)狀偏析”,在邊緣分布時(shí),稱為“邊緣點(diǎn)狀偏析”,點(diǎn)狀偏析的出現(xiàn)常常伴隨有氣泡,有人將點(diǎn)狀偏析叫滴狀偏析。由于此缺陷的出現(xiàn)引起硬度不均、降低鋼的力學(xué)性能,影響零件的加工質(zhì)量。
點(diǎn)狀偏析的形成主要與澆鑄條件和鋼液的質(zhì)量有關(guān),鋼液中氣體過飽和析出,鋼液粘稠未能及時(shí)上浮而引起易偏析的元素局部集聚,形成點(diǎn)狀偏析。鋼錠凝固時(shí),鋼中氣體與模壁接觸時(shí),鋼錠表面形成小氣泡,被一層凝固的金屬蓋上,氣泡阻礙了熱消散,在泡后面保留著部分未凝固的鋼液,這些地方富集了易熔組元,而被沾污,凝固后形成邊緣點(diǎn)狀偏析。澆鑄溫度過高,注速快也是點(diǎn)狀偏析的形成原因之一。
4 評(píng)定“點(diǎn)狀偏析”應(yīng)注意尺寸因素
在GB1979-80評(píng)級(jí)圖中給出“點(diǎn)狀偏析”評(píng)級(jí)圖是適用于尺寸為40mm-150mm、>150mm-250mm圓、方鋼,實(shí)際圖片尺寸是100mm和150mm。隨著生產(chǎn)的發(fā)展,大截面的鋼材增多,在實(shí)際生產(chǎn)檢驗(yàn)中,常有200mm以上的大尺寸低倍試片,一定要注意將“點(diǎn)狀偏析”和“疏松點(diǎn)”區(qū)分開。低倍檢驗(yàn)有別于其它帶有物理量的檢驗(yàn),在評(píng)定時(shí),實(shí)際經(jīng)驗(yàn)對(duì)缺陷的識(shí)別評(píng)級(jí)的評(píng)定起著一定作用,而低倍組織缺陷評(píng)級(jí)圖僅__是一套低倍缺陷的典型圖片,它不可能與實(shí)際評(píng)定的試片在低倍形貌上尺寸大小、形狀、分布完全一致,因此它只能起著參照的作用。應(yīng)注意大尺寸試樣出現(xiàn)的的大的疏松點(diǎn)和小尺寸評(píng)級(jí)圖點(diǎn)偏的差異。所以說低倍缺陷的評(píng)定存在著極大的經(jīng)驗(yàn)因素,對(duì)于低倍組織缺陷僅以標(biāo)準(zhǔn)的簡要描述去認(rèn)識(shí)是不夠的,它是常年檢驗(yàn)工作經(jīng)驗(yàn)的積累,這就是低倍組織缺陷檢驗(yàn)的特殊性。作為檢驗(yàn)部門,應(yīng)在人員培訓(xùn)、經(jīng)驗(yàn)交流,組織匯評(píng)等方面努力,以提高低倍人員的檢驗(yàn)水平。
5 關(guān)于電渣鋼的偏析
GB1979-80所提供的低倍組織缺陷評(píng)級(jí)圖大都是電爐鋼模鑄錠加工成鋼材后的低倍組織缺陷典型,目前我國不少冶金產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)中電渣鋼的產(chǎn)品低倍檢驗(yàn)也參照使用該套圖片。由于冶煉方法的不同,其低倍組織表現(xiàn)也有差異。應(yīng)引起我們的充分注意,否則就會(huì)引起缺陷評(píng)定的爭議,點(diǎn)偏這種缺陷就是爭議的問題之一。
在美國ASTMA604自耗電極重熔的鋼棒和鋼坯酸浸低倍組織試驗(yàn)方法中提到電渣鋼四類不同類別的缺陷形態(tài)。
1)孔隙———為圓或近似圓的深暗色腐蝕點(diǎn),這些點(diǎn)為聚集碳化物或碳化物類東西。
2)白斑———為腐蝕點(diǎn),沒有一定形狀和方位,這些點(diǎn)為碳化物或碳化物類東西的還原物。
3)放射狀偏析———為放射形成螺旋拉伸了的深暗斑點(diǎn),多出現(xiàn)在半徑之中,一般為聚集的碳化物。
4)方形偏析———為一個(gè)或多個(gè)同心的方框形偏析,其形成與鋼的次要成分變化和鋼錠的凝固狀況有關(guān)。
從以上四類電渣鋼低倍組織缺陷中,3類放射狀偏析在評(píng)定時(shí)較易出現(xiàn)爭議,尤其是大尺寸低倍試樣。它不同于1類孔隙,因?yàn)榉派錉钇龅纳畎蹈g點(diǎn)面積較1類孔隙面積大,如參照GB1979評(píng)級(jí)圖進(jìn)行評(píng)定時(shí)容易誤評(píng)為“點(diǎn)狀偏析”應(yīng)該是在低倍組織酸浸試片上呈較大的腐蝕斑點(diǎn),嚴(yán)重時(shí)伴隨孔泡存在。
6 結(jié)束語
通過上述標(biāo)準(zhǔn)的對(duì)比,結(jié)合“點(diǎn)狀偏析”產(chǎn)生原因與特征的分布,對(duì)于點(diǎn)狀偏析應(yīng)有一個(gè)正確的認(rèn)識(shí);在橫向酸浸低倍試片上呈分散的。形狀不規(guī)則的橢圓形、瓜子形或圓形,略為凹陷的暗色斑點(diǎn)。由于結(jié)晶條件不同,斑點(diǎn)分布可以是斷續(xù)的方框形,十字形或同心圓形。在縱向試片上伴隨大量氣泡出現(xiàn)。在偏析處碳、硫較高,雜質(zhì)也較多。根據(jù)缺陷在試片上存在部位不同,可分為一般點(diǎn)狀偏析(分布在整個(gè)橫截面上)和邊緣點(diǎn)狀偏析(分布在試片邊緣處)。
一般來說點(diǎn)狀偏析常出現(xiàn)在鋼錠上、中部,從上而下逐漸減輕,通常認(rèn)為由于鋼種大量氣體的存在,致使某些低熔點(diǎn)組元和雜質(zhì)聚集形成點(diǎn)狀偏析。
在低倍檢驗(yàn)評(píng)定時(shí),應(yīng)注意低倍試樣的尺寸因素及鋼材的冶煉方法,根據(jù)缺陷的基本的主要形貌特征準(zhǔn)確區(qū)分疏松點(diǎn)、點(diǎn)狀偏析、放射狀偏析等組織缺陷。
鑒于“點(diǎn)狀偏析”這種低倍缺陷,其宏觀形象為暗黑色的斑點(diǎn),為了使其命名與缺陷特征更確切,建議在有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)修訂時(shí),改為“斑點(diǎn)偏析”為好,過去及某些標(biāo)準(zhǔn)也有過這樣叫法.
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