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1、第三章鋼的宏觀檢驗(yàn)鋼的宏觀檢驗(yàn)又稱低倍檢驗(yàn),它是通過肉眼或借助于30倍以下的放大鏡來檢驗(yàn)金屬材料及其制品的宏觀組織和缺陷的試驗(yàn)方法。宏觀檢驗(yàn)所用試樣面積大、檢驗(yàn)范圍廣、視域?qū)?,能夠比較直觀的顯現(xiàn)出材料或產(chǎn)品內(nèi)部和表面存在的冶金缺陷,因其檢驗(yàn)設(shè)備比較簡單、樣品制備要求不高,能較快捷、較全面的反映出材料或產(chǎn)品的品質(zhì),因此宏觀檢驗(yàn)在工廠中得到廣泛的應(yīng)用,對于大型鑄、鍛件來說它仍然是材質(zhì)檢驗(yàn)的主要手段之一,對于斷裂失效分析也是不可缺少的環(huán)節(jié)。當(dāng)然宏觀檢驗(yàn)受其所用方法和設(shè)備條件的限制,它只能從表面上直觀的顯示出缺陷的外觀形貌特征,如果要從本質(zhì)上更全面的
2、對其加以判定,還需要與其它方法相配合,深入進(jìn)行分析。金屬材料在冶煉、澆鑄、鍛壓、熱處理過程中,由于某些不當(dāng)和缺憾因素(例如非金屬夾雜物、氣體以及工藝選擇或操作不當(dāng)?shù)龋┑挠绊懀率菇饘俨牧系膬?nèi)部或表面產(chǎn)生缺陷,從而會(huì)影響到材料或產(chǎn)品的質(zhì)量,嚴(yán)重時(shí)還將導(dǎo)致報(bào)廢。鋼材中疏松、氣泡、縮孔殘余、非金屬夾雜物、偏析、白點(diǎn)、裂紋以及各種不正常的斷口缺陷等,均可以通過宏觀檢驗(yàn)來發(fā)現(xiàn)。宏觀檢驗(yàn)方法通常有低倍組織檢驗(yàn)、斷口檢驗(yàn)、塔形試驗(yàn)、硫印試驗(yàn)等。第一節(jié)低倍組織檢驗(yàn)低倍組織檢驗(yàn)所采用的方法就是酸蝕試驗(yàn)法,這種方法設(shè)備簡單,操作方便,能清楚地顯示出鋼鐵材料中存在
3、的各種缺陷。酸蝕試驗(yàn)原理屬于金屬電化學(xué)腐蝕范疇。因?yàn)榻饘俨牧系某煞峙c組織不均勻性、物理狀態(tài)的差別及各種缺陷的存在,在無機(jī)酸溶液中造成了試面上許多不同的電極電位,組成了許多微電池,電化學(xué)反應(yīng)使各部分受侵蝕程度不同,進(jìn)行選擇性腐蝕的結(jié)果易被腐蝕的部分呈暗色或剝落,從而清晰的顯示出低倍組織和缺陷。根據(jù)低倍組織的分布以及缺陷存在的情況,可以知道鋼材的冶金質(zhì)量;通過推斷缺陷的產(chǎn)生原因,在工藝上采取切實(shí)可行的措施,以達(dá)到提高產(chǎn)品質(zhì)量的目的。一、試樣的選取為了有效、合理的評價(jià)材料質(zhì)量,不致造成漏檢,酸蝕試樣的選取原則是要有代表性,能反映待檢驗(yàn)內(nèi)容的真實(shí)情況
4、,應(yīng)取自最易發(fā)生各種缺陷的部位。取樣的方向根據(jù)檢驗(yàn)內(nèi)容來確定,除鍛造流線、應(yīng)變線、帶狀組織能在縱向試樣面顯示出來,其它檢驗(yàn)項(xiàng)目如鋼中白點(diǎn)、偏析、皮下氣泡、翻皮、疏松、殘余縮孔、軸心晶間裂紋、折疊裂紋等缺陷均取橫向,并保留原始外表面。由于鋼的化學(xué)成分、錠模設(shè)計(jì)、冶煉及澆注方法、成品形狀和尺寸不同,一般宏觀缺陷的種類、大小和分布形式也不同,應(yīng)根據(jù)檢驗(yàn)?zāi)康幕蚣夹g(shù)要求正確選擇取樣位置和數(shù)量,可參照下述原則選取。1.檢驗(yàn)鋼材表面缺陷時(shí),應(yīng)在鋼材和零件的外表面位置截取試樣。2.檢驗(yàn)鋼材質(zhì)量時(shí),應(yīng)在鋼材的兩端分別截取試樣,對于有些冶金產(chǎn)品應(yīng)在其缺陷嚴(yán)重部位
5、取樣,最大限度的保證產(chǎn)品的質(zhì)量。3.對于鑄錠檢驗(yàn)時(shí),應(yīng)在近頭部位置取樣,因該處冶金缺陷最嚴(yán)重。4.在解剖鋼錠及鋼坯時(shí),應(yīng)選取一個(gè)縱向剖面和兩個(gè)或三個(gè)(鋼錠或鋼坯的兩端頭或上、中、下三個(gè)部位)橫截面試樣。5.在做失效分析或缺陷分析時(shí),除應(yīng)在缺陷處取樣外,同時(shí)還應(yīng)在有代表性部位或正常部位取樣,以便與缺陷處進(jìn)行比較。做低倍酸蝕試驗(yàn)時(shí),試樣非經(jīng)特別規(guī)定應(yīng)為退火、正火或熱加工狀態(tài)。對合金結(jié)構(gòu)鋼或滾動(dòng)軸承鋼退火前應(yīng)在室溫放置24h以上,對白點(diǎn)敏感的低合金鋼則放置時(shí)間不少于48h,以保證白點(diǎn)有充分孕育形成時(shí)間。二、試樣的制備1.試樣切取試樣切取可采用剪、鋸
6、、切割等方法,要留有足夠的余量,取下的試樣在進(jìn)行機(jī)械加工時(shí)必須消除由取樣造成的變形、熱影響區(qū)及裂紋等加工缺陷。加工后試驗(yàn)面的表面粗糙度應(yīng)不大于Ra1.6μm,冷酸侵蝕法不大于Ra0.8μm,試驗(yàn)面不得有油污和加工傷痕,必要時(shí)應(yīng)預(yù)先清洗。試面距切割面的參考尺寸為:熱切時(shí)不小于20mm;冷切時(shí)不小于(1.0~10)mm;燒割時(shí)不小于40mm。2.試樣尺寸橫向試樣試面應(yīng)垂直鋼材(坯)的縱軸,厚度一般為20mm,尺寸等于邊長或直徑,或至少應(yīng)包括從表面到心部的部分??v向試樣試面一般應(yīng)通過鋼材(坯)的縱軸,長度一般為邊長或直徑的1.5倍,寬度為邊長或直徑
7、,或至少應(yīng)包括從表面到心部的部分,厚度為20mm。鋼板試面的尺寸一般長為250mm,寬為板厚。檢驗(yàn)鋼材表面缺陷時(shí),應(yīng)在鋼材表面位置取橫向試樣,鋼材表面不允許有任何加工。三、試驗(yàn)方法鋼鐵的酸蝕試驗(yàn)方法按國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T226《鋼的低倍組織及缺陷酸蝕試驗(yàn)法》進(jìn)行,該標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定有熱酸侵蝕法、冷酸腐蝕法和電解腐蝕法,仲裁檢驗(yàn)時(shí),若技術(shù)條件無特殊規(guī)定,以熱酸侵蝕法為準(zhǔn)。GB/T1979-2001《結(jié)構(gòu)鋼低倍組織缺陷評級圖》標(biāo)準(zhǔn)中列出了常見的低倍組織和缺陷。其它材料酸蝕試驗(yàn)可參照下列標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行:GB/T3246.2-2000《變形鋁及鋁合金加工制品低倍組織
8、檢驗(yàn)方法》;GB/T4297-2004《鎂合金加工制品低倍組織檢驗(yàn)方法》;GB/T5168-1985《兩相鈦合金高低倍組織檢驗(yàn)方法》。四、熱酸蝕試驗(yàn)熱酸蝕是將一定配