曾文濤 谷強
(撫順特殊鋼公司 遼寧撫順 113001)
摘 要 敘述了低倍缺陷“點狀偏析”在低倍酸浸試片上的評定特征,以及從有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對該缺陷表述進(jìn)行識別和評定。
關(guān)鍵詞 點狀偏析 評定 標(biāo)準(zhǔn)
在鋼材作低倍檢驗時,常出現(xiàn)對“點狀偏析”的評定有爭議,尤其是對大尺寸鋼材的低倍試樣的評定該缺陷為常有。點狀偏析在低倍檢驗的同行內(nèi)常簡稱為“點偏”。如何使用標(biāo)準(zhǔn)評級圖對“點偏”這一缺陷評定,談?wù)剛�人的看法與討論。
1 準(zhǔn)確評定“點狀偏析”的重要性
低倍缺陷的準(zhǔn)確評定,是關(guān)于鋼材的合理使用及判廢的大問題。尤其是“點狀”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,一般點狀偏析、邊緣點狀偏析不得大于1級,高級優(yōu)質(zhì)鋼和特高級優(yōu)質(zhì)鋼不允許有一般點狀偏析和邊緣點狀偏析。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狀偏析。”從這些產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)中,可以看出“點偏”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,但要求級別較嚴(yán),僅允許1、2級。而在一些技術(shù)條件中以不允許存在的缺陷而被否定。“點偏”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)確評定“點偏”是低倍組織評定的一個主要檢驗。所以有必要正確認(rèn)識“點偏”這種低倍缺陷。
2 從有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)上理解和認(rèn)識“點狀偏析”
當(dāng)我們進(jìn)行低倍組織評定時,主要的依據(jù)就是檢驗標(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)鋼低倍組織缺陷評級圖,所以有必要對低倍評級檢驗標(biāo)準(zhǔn)作進(jìn)一步的了解。目前,我國GB1979-80標(biāo)準(zhǔn)是鋼材宏觀檢驗的基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn),除結(jié)構(gòu)鋼的低倍組織評定使用它外,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)鋼低倍組織缺陷評級圖又是沿襲前蘇聯(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“點偏”這個低倍缺陷是如何下定義的。
YB49-64中規(guī)定點狀偏析:點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(有呈規(guī)律狀排列),在縱橫截面上相當(dāng)于暗色斑點處呈暗色條帶。點狀偏析嚴(yán)重時,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雜質(zhì)析集的主要因素之一。由于結(jié)晶條件不同,點狀偏析在橫截面試片上呈十字形、方框形及心形點偏,一般多分布在邊緣區(qū)域,根據(jù)金相檢驗證明,點狀偏析的含碳量和含硫量超過正常成分(即正偏析),同時夾雜物也較多。
點狀偏析的評定,根據(jù)存在部位不同分為一般點狀偏析及邊緣點狀偏析兩種評級圖進(jìn)行,一般點狀偏析分布在整個斷面上,而邊緣點狀偏析僅存在邊緣處,根據(jù)其出現(xiàn)的多少及嚴(yán)重程度評定其級別。
GB1979-80中規(guī)定點狀偏析特征:在酸浸試片上呈不同形狀和大小的暗色斑點,不論暗色斑點與氣泡是否存在,這種暗色斑點統(tǒng)稱點狀偏析,當(dāng)斑點分散分布在整個截面上時稱為一般點狀偏析,當(dāng)斑點在于試片邊緣時稱邊緣點狀偏析。
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,使點狀偏析嚴(yán)重。
評定原則:以斑點的數(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。
偏析的分類和評定共分四種:
1)點狀不均勻性、點狀偏析—分布在整個試樣上有細(xì)小圓的暗點(彎曲區(qū)域除外)應(yīng)根據(jù)暗點的數(shù)量和金屬腐蝕情況而定,要注意:試樣的暗點大小和平面被損情況(評級圖No2和2a)有時在縱向的端口上偏析也出現(xiàn)日間組織光亮帶。
2)斑點偏析—不同形狀和大小個別的暗斑點。在試樣上分布有兩種斑點偏析:
a、一般斑點偏析—分布在試樣斷面上斑點與對稱的毛坯中心區(qū)(評級圖No3和3a)或不對稱的毛坯小斑點相比,但基本組織有較大區(qū)別(評級圖No3б)。
b、邊緣斑點偏析———沿試樣邊緣有定向的呈橢園形斑點,缺陷的級別是以試樣的大小及斑點的大小及數(shù)量而定,并應(yīng)考慮毛坯表面的斑點深度。
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)
從上述三個標(biāo)準(zhǔn)的定義中看出,對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,在國標(biāo)中稱為“點狀偏析”,而在前蘇聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)ГОСТ10243中稱為“斑點偏析”。我們認(rèn)為就該缺陷而言,這兩個名稱“點狀偏析”和“斑點偏析”,后者更為確切些。在常說的簡稱中與其說“點偏”不如說“斑偏”更為切合實際。因為我國當(dāng)時的冶金產(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“點狀偏析”實際上是指“斑點偏析”。在前蘇聯(lián)ГОСТ10243中也有“點狀不均勻性、點狀偏析”這個名稱,其實際指的是整個試樣上的細(xì)小圓的暗點,實際就是指的一般疏松的“疏松點”,這種缺陷相當(dāng)與國標(biāo)中的“一般疏松”。此處的“偏析點”與“斑點偏析”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,一個指的是“點”,另一個指的是“斑”。并不能單純從字面上去理解“點偏”、“點狀偏析”,凡是有偏析的“點”,其低倍缺陷就是“點狀偏析”,而GB1979中的“點狀偏析”按真正含義是在低倍試片上表現(xiàn)為暗色的斑點狀偏析。
3 從“點狀偏析”的特征和形成原因認(rèn)識
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。在試片上無規(guī)律分布時稱為“一般點狀偏析”,在邊緣分布時,稱為“邊緣點狀偏析”,點狀偏析的出現(xiàn)常常伴隨有氣泡,有人將點狀偏析叫滴狀偏析。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,鋼液粘稠未能及時上浮而引起易偏析的元素局部集聚,形成點狀偏析。鋼錠凝固時,鋼中氣體與模壁接觸時,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,凝固后形成邊緣點狀偏析。澆鑄溫度過高,注速快也是點狀偏析的形成原因之一。
4 評定“點狀偏析”應(yīng)注意尺寸因素
在GB1979-80評級圖中給出“點狀偏析”評級圖是適用于尺寸為40mm-150mm、>150mm-250mm圓、方鋼,實際圖片尺寸是100mm和150mm。隨著生產(chǎn)的發(fā)展,大截面的鋼材增多,在實際生產(chǎn)檢驗中,常有200mm以上的大尺寸低倍試片,一定要注意將“點狀偏析”和“疏松點”區(qū)分開。低倍檢驗有別于其它帶有物理量的檢驗,在評定時,實際經(jīng)驗對缺陷的識別評級的評定起著一定作用,而低倍組織缺陷評級圖僅__是一套低倍缺陷的典型圖片,它不可能與實際評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)的的大的疏松點和小尺寸評級圖點偏的差異。所以說低倍缺陷的評定存在著極大的經(jīng)驗因素,對于低倍組織缺陷僅以標(biāo)準(zhǔn)的簡要描述去認(rèn)識是不夠的,它是常年檢驗工作經(jīng)驗的積累,這就是低倍組織缺陷檢驗的特殊性。作為檢驗部門,應(yīng)在人員培訓(xùn)、經(jīng)驗交流,組織匯評等方面努力,以提高低倍人員的檢驗水平。
5 關(guān)于電渣鋼的偏析
GB1979-80所提供的低倍組織缺陷評級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,否則就會引起缺陷評定的爭議,點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,這些點為聚集碳化物或碳化物類東西。
2)白斑———為腐蝕點,沒有一定形狀和方位,這些點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,多出現(xiàn)在半徑之中,一般為聚集的碳化物。
4)方形偏析———為一個或多個同心的方框形偏析,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類放射狀偏析在評定時較易出現(xiàn)爭議,尤其是大尺寸低倍試樣。它不同于1類孔隙,因為放射狀偏析的深暗腐蝕點面積較1類孔隙面積大,如參照GB1979評級圖進(jìn)行評定時容易誤評為“點狀偏析”應(yīng)該是在低倍組織酸浸試片上呈較大的腐蝕斑點,嚴(yán)重時伴隨孔泡存在。
6 結(jié)束語
通過上述標(biāo)準(zhǔn)的對比,結(jié)合“點狀偏析”產(chǎn)生原因與特征的分布,對于點狀偏析應(yīng)有一個正確的認(rèn)識;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。由于結(jié)晶條件不同,斑點分布可以是斷續(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,可分為一般點狀偏析(分布在整個橫截面上)和邊緣點狀偏析(分布在試片邊緣處)。
一般來說點狀偏析常出現(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,致使某些低熔點組元和雜質(zhì)聚集形成點狀偏析。
在低倍檢驗評定時,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、點狀偏析、放射狀偏析等組織缺陷。
鑒于“點狀偏析”這種低倍缺陷,其宏觀形象為暗黑色的斑點,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,改為“斑點偏析”為好,過去及某些標(biāo)準(zhǔn)也有過這樣叫法.
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