金属的低倍组织缺陷分析

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1、金属的低倍组织缺陷分析一、原理概述金属的低倍组织缺陷检验也称为宏观检验。它是用肉眼或不大于十倍的放大镜检查金属表面、断口或宏观组织及其缺陷的方法。宏观检验在金属铸锭、铸造、锻打、焊接、轧制、热处理等工序中，是一种重要的常用检验方法。这种检验方法操作简便、迅速，能反映金属宏观区域内组织和缺陷的形态和分布特点情况。使人们能正确和全面的判断金属材料的质量，以便指导科学生产、合理使用材料。还能为进一步进行光学金相和电子金相分析作好基础工作。宏观检验包括低倍组织及缺陷检验(包括酸蚀、硫印、塔形车削以及无损控伤等方法)和断口分析等。1．较典型的宏观缺

2、陷较典型的宏观缺陷有偏析、疏松、缩孔、气泡、裂纹、低倍夹杂、粗晶环等。(1)偏析合金化学成分不均匀的现象叫做偏析。根据偏析的范围大小和位置的特点，一般可以分为三种。即晶内偏析和晶间偏析、区域偏析、比重偏析。晶内偏析和晶间偏析  如固溶体合金浇注后冷凝过程中，由于固相与液相的成分在不断的变化，因此，即使在同一个晶体内，先凝固的部分和后凝固的部分其化学成分是不相同的。这种晶内化学成分不均匀的现象叫晶内偏析。这种偏析常以树枝组织的形式出现，故又称为枝间偏析。这种偏析一般通过均匀退火可以将其消除。基于同样的原因，在固溶体合金中先后凝固的晶体间成分

3、也不相同，这种晶体间化学成分不均匀现象叫做晶间偏析。区域偏析  在铸锭结晶过程中，由于外层的柱状晶的成长把低熔点组元、气体及某些偏析元素推向未冷却凝固的中心液相区，在固、液相之间形成与锭型外形相似形状的偏析区。这种形态的偏析多产生在钢锭结晶过程，由于钢锭模横断面多为方形，所以一般偏析区也是方框形，故常称为方框偏析。在酸浸试片上呈腐蚀较深的，并由暗点和空隙组成的方形框带铸锭的外层是富集高熔点组元，而铸锭心部则富集了低熔点的组元和杂质。与正偏析相反的是反偏析。反偏析恰与正偏析相反。当合金的铸锭发生反偏析时，铸锭表面溶质高于合金的平均成分，中心

4、人溶质低于合金的平均成分；有时铸锭表面富集低熔点组元和杂质，严重时可在铸锭表面形成反偏析瘤。反偏析的形成原因，一般认为，结晶温度范围宽的合金，在凝固过程中形成粗大树枝晶时，枝晶间富溶质的金属液在凝壳的收缩压力、熔液内部释出的气体压力、液柱静压力、大气压力的作用下，沿着枝晶间的毛细管通道向外移动，到达铸锭表层，冷凝后形成反偏析。在有色合金中Cu-Sn和Al-Cu合金是发生反偏析的典型合金。重力偏析  在合金凝固过程中，如果初生的晶体与余下的溶液之间比重差较大，这些初生晶体在溶液中便会下沉或上浮。由此所形成的化学成分不均匀现象称为重力偏析，亦

5、称为比重偏析。Cu-Pb、Sn-Sb、Al-Sb等合金易于产生重力偏析。(2)缩孔和疏松在铸锭的头部、中部、晶界及枝晶间，常常有一些宏观和显微的收缩孔洞，统称为缩孔。容积大而集中的缩孔称为集中缩孔；细小而分散的缩孔称为疏松。其中出现在晶界和枝晶间的缩孔又称为显微疏松。缩孔和疏松的形状不规则，表面不光滑，易与较圆滑的气孔相区别。产生缩孔和疏松的直接原因，是金属液凝固时发生的凝固体收缩。残余缩孔在金属材料的横向酸浸试片的轴心部位，易于识别。疏松在横向酸浸试片上呈暗黑色的小点和细小的孔隙。这是因为疏松本身就是显微孔洞，而且在这些显微孔洞的周围总

6、是伴随着偏析，因而容易受到浸蚀。疏松小点可能分布在试片检验面的各个部位。根据其所在位置，可将疏松分为中心疏松和一般疏松。(3)气孔根据气孔在铸锭中出现的位置，可将其分为表面气孔、皮下气孔和内部气孔三类。见图10-3。根据气孔的成因，又可分为析出型气孔和反应型气孔两类。析出型气孔是由于金属在熔融状态时能溶解大量的气体，在冷凝过程中，又由于溶解度随温度的降低而急剧的下降，特别是在金属凝固时，由于气体溶解度的剧烈下降而析出大量的气体。当金属完全凝固，气体不能逸出时，在铸锭或件内部形成了气孔。反应型气孔是金属在凝固过程中，与模壁表面水份、涂料及润

7、滑剂之间或金属液内部发生化学反应，因而产生的气体形成气泡，且来不及上浮逸出而形成的气孔。气孔一般是圆形的，表面较光滑。压力加工时气孔可被压缩，但难以压合，常常在热加工和热处理过程中产生起皮起泡现象。1.jpg(15.16KB)2008-6-2500:10(4)裂纹大多数成分复杂或杂质总量较高或有少量非平衡共晶的合金，都有较大的裂纹倾向。尤其是大型铸锭。在冷却强度大的连铸条件下，产生裂纹的倾向更大。在凝固过程中产生的裂纹称为热裂纹。凝固后冷却过程中产生的裂纹称为冷裂纹。热裂纹多沿晶界扩展，曲折而不规则，冷裂纹常为穿晶裂纹，多呈直线扩展。除开

8、铸锭裂纹外，由于热加工如轧制、锻压、热处理过程中都可能出现裂纹。锻轧裂纹多是由于不适当的锻造或轧制操作以及加热工艺而造成的。产生在中心部位具有龟裂特征。有时也产生在工件边缘，这是表现为垂直于边