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铸钢金相组织检测

    铸钢金相组织的检验是评定铸钢件材质的主要方法之一,有宏观和微观检测两大类。此外断口检测也是金相检验的一种方式,金属的自然断面可作宏观观察,也可进行电子显微技术的微观分析。
    宏观组织检验
    金相宏观组织检验是用目视或低倍放大镜检查铸件表面或截面的宏观组织或缺陷,以确定它们的性质和严重程度的方法。它具有视域大、适用范围广和试验方法简便等优点,与观组织检验配合能较全面地反映铸钢件的质量问题。
    酸蚀试验的介绍如下。
    用酸液腐蚀的方法可以显示金属的结晶情况、成分不均匀性及冶金或铸造缺陷。除了可取样作切片试验外,还经常作为检查铸件表面缺陷是否去除干净或检验表面质量的辅助手段。
    1)试样的选取和制备
    取样的部位和方向视检查的目的和要求而异,有要求时应在有关标准、技术条件或双方协议中予以规定,为检查铸件的致密度和结晶情况,一般应在所关心的部位或有代表性的部位截取剖面试样。分析铸件缺陷时,则应尽量保留完整的缺陷。试样的截取可采用机锯、气割或砂轮切割等方法。切割时必须注意冷却。热切割的试料应去除30 40mm的热影响层。当试验目的在于显示宏观组织的细节时,试样应有较细的粗糙度。检查表面缺陷的试样母材需机械加工,通常的腐蚀就足以去除氧化皮并暴露出皮下的缺陷。
    2)腐蚀方法和常用腐蚀试剂
    常规的方法有热酸浸蚀法和冷酸腐蚀法。热酸浸蚀法使用最广,大截面试样或铸件实物或为了显示特殊组织或缺陷时可采用冷腐蚀法。热蚀试验时间视试验钢种的耐蚀程度、试样表面的粗糙度和试验要求而定。冷酸腐蚀一般较慢,腐蚀时间以准确显露宏观组织及缺陷为准。试样需要保存备查时,可涂上防锈油或清漆,以防止氧化生锈。常用腐蚀剂的配方、腐蚀条件及用途见表8.1。

  腐蚀剂序号

    腐蚀剂组成

    腐蚀条件

     

 

    1

 

 HCI(工业)    50

 

H20    50

 

 

6580C,浸入l030min

 

 

显示偏析、枝晶晶粒、疏松和裂纹

 

    2

 

 HCl    38

HzS04    12

H20    50

 

6080,浸入525min

 

 

显示钢的组织和缺陷

 

 

    3

 

HNOs    l0%~40

 

H20    60%~90

 

室温,擦蚀

 

 

一般铸钢的组织和缺陷

 

 

    4

 

(NH4)2S208  10%~20

 

Hz0 80%~90

 

室温,擦蚀

 

 

一般铸钢的结晶组织和缺陷

 

 

 

 

 

 

    5

 

 HN03    1

 

HCl    310

 

室温,擦蚀

 

 

高合金耐热、耐蚀铸钢

 

 

 

    6

 

 

 

 CuCIz lg

 FeCla    309

 SnClz 0.59

 HCl    50mL

 H20    500mL

 C2 HsOH    500mL

 

 

 

室温,擦蚀

 

 

 

 

 

铜沉淀显示枝晶组织

 

 

    3)铸钢件的缺陷组织
    ①脱碳和氧化热处理过程中,铸钢表面与周围环境中的氧作用而失去全部或部分碳量,如氧化严重并渗入晶界,则可能成为开裂的根源。严重的脱碳还会大大降低铸件表面的硬度和疲劳强度。脱碳层的金相组织为全部或部分铁素体。它的深度测定常采用微观组织法和显微硬度法。GB 224—78规定用微观组织法测定的脱碳深度是指从铸件表面到与基体金相组织相同处的最大距离。
    ②氮化铝、碳化物、硫化物等析出引起的晶界脆化组织  在原奥氏体晶界或枝状晶晶界析出的氮化铝、碳化物或其他脆硬相以及大量的硫化物质点,都起着弱化晶界的作用,铸件的开裂敏感性增加,当析出相呈链状沿晶界连续分布时,危害更大。如铸钢中Ⅱ类硫化物的点、线分布(图8.3),削弱了晶界强度,断口呈岩石状高锰钢铸件水韧处理后,金相组织应为单一的奥氏体,允许有少量的碳化物存在。如果热处理不当,晶界上有粗大的网状碳化物分布如图8.4所示,将导致铸钢韧性的下降。高锰钢组织的评级参阅GB 5680一85。
    ③&一铁素体和&相脆化铸造奥氏体铬镍不锈钢中的一铁素体呈岛状分布。其数量超过6%,即对铸件的力学性能、焊接性能及耐腐蚀性能有不利的影响。其评定除用化学成分测定和磁性法外,也可用金相法(按GB l954—80),后者与磁性法同时测定有较好的一致结果。当钢中的一铁素体增加时,形成脆性相的倾向也随之增加,局部的一铁素体富集了较  :多的铬也使&相易成核长大(图8.5),重新固溶是行之有效的消除方法。
    ④晶间腐蚀  为高铬铁素体不锈钢和奥氏体铬钢铸件的主要破损形式,而晶界的碳化铬析出和界面的贫铬是产生这种局部腐蚀的主要原因。组织上可见沿晶界有明显的腐蚀沟槽(图8.6);断口上有沿晶界断裂的结晶特征和腐蚀产物。晶间腐蚀造成的晶界区择优腐蚀,铸件外形上可能未发现丝毫损伤,但当受拉应力时,界面强度几乎为零,其危害很大。
    ⑤魏氏组织  魏氏组织是钢铸态下的常见组织。显微镜下为沿奥氏体晶界呈网状或向晶内生长的片状铁素体和珠光体组织(图8.7)。铁素体有时呈羽毛状或与晶界成一定方位排列。在中等碳量和厚壁铸件中容易形成。铸钢中魏氏组织的存在,通常对铸钢的韧性、塑性指标有恶化作用,其评级可参照YB31—61。
    4)铸钢的晶粒度及其检验
    测定铸钢的晶粒度包括奥氏体本质晶粒度和实际晶粒度。本质晶粒度是指铸钢加热到(930±lo)℃,保温、冷却后的奥氏体晶粒度的大小。测定本质晶粒度的目的之一是确定铸钢加热时的奥氏体晶粒长大倾向。用铝脱氧的钢都属本质细晶钢,测定本质晶粒度的另一个目的是确定奥氏体晶粒迅速长大时的临界温度,以便控制在临界温度范围内加热和保温,避免奥氏体晶粒的过分长大。实际晶粒度是指钢在一具体加热条件下得到的奥氏体晶粒的大小。对本质细晶钢,由于晶粒长大倾向小,在正常热处理规范下均可得到较细的晶粒。细小的晶粒通常具有较高的塑性、韧性和强度。GB 6394—86中规定晶粒度除用等级范围来表示其不均匀外,还用短连接线来表示主次晶粒度,不足90%的主导级别记在短线的前部。显示奥氏体本质晶粒的腐蚀剂见表8.3。显露后的本质奥氏体晶粒和实际奥氏体晶粒见图8.8。实际奥氏体晶粒为一级,由珠光体包围的本质奥氏体晶粒为4~5级。


 

 

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