《失效分析》课件-7.ppt

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1、7金属构件加工缺陷与失效27.1铸造加工缺陷与失效7.1.1常见铸造加工缺陷及形貌1、冷隔冷隔是存在于铸件表面或表皮下的不连续组织，是由两股未能相互融合的金属液流汇合所形成的不规则线性缺陷。冷隔多呈裂纹状或具有光滑边缘的水纹外貌。其显微特征是金相组织比基体组织粗大，树枝状结晶明显，周围常被氧化皮所包围，因而与基体组织有明显界线，冷隔缺陷一般出现在铸件顶壁上，薄的水平面和垂直面上，厚薄转接处及薄肋处等部位。27.1铸造加工缺陷与失效7.1.1常见铸造加工缺陷及形貌2、气孔金属在熔融状态溶解大量气体，在冷凝过程中，绝大部分气体逸出，残余的少量气体则

2、在金属构件内部形成气孔或称为气泡。在砂型铸造时，砂中的水分与液态金属发生作用，也可能形成气泡。此外，液态金属在浇注和在铸型腔内流动的过程中，空气或铸型内的特殊气氛可能被机械地卷入而引起气泡。27.1铸造加工缺陷与失效7.1.1常见铸造加工缺陷及形貌气孔常呈大小不等的圆形、椭圆形及少数不规则形状（如喇叭形），产生于钢锭边缘一带的气泡常垂直于型壁。孔内一般无氧化和夹杂，气孔的断口形貌特征为光滑、干净的内壁。但因空气卷入而引起的气泡，则常因氧化而呈现暗蓝色或褐黑色。气孔常出现在铸件最后凝固的厚大处或厚薄截面的交接处。27.1铸造加工缺陷与失效7.1.

3、1常见铸造加工缺陷及形貌3、针孔溶解于合金液中的气体在凝固过程中析出时，因某种原因而残留在铸件中形成的针状孔洞，是小于或等于1毫米的小气孔。针孔在铸件中呈狭长形，方向与表面垂直、有一定深度，孔内表面光滑，一般在表面处孔径较小，向内逐渐增大。通常，针孔无规则地分布在铸件的各个部位，特别是厚大截面处，内转角及冷却速度缓慢的部位。但在有色金属内有时也在晶粒内呈规则的排列。27.1铸造加工缺陷与失效7.1.1常见铸造加工缺陷及形貌4、缩孔由于金属从液态至固态的凝固期间，产生的收缩得不到充分补缩，使铸件在最后凝固部位形成具有粗糙的或粗晶粒表面的孔洞，一般

4、呈倒锥形。27.1铸造加工缺陷与失效7.1.1常见铸造加工缺陷及形貌5、疏松铸件组织不致密，存在着细小且分散的孔穴称为疏松（或缩松）。疏松产生的基本原因与缩孔相似。在有色金属铸件内，有时会发现沿晶界分布的疏松，也称为晶间疏松，黑色金属中很少见。通常，疏松细小而分散，表面或内壁不光滑，常可见到明显的较粗大的树枝状结晶，严重时可产生裂纹。一般情况下，疏松区域的夹杂也比较集中。27.1铸造加工缺陷与失效7.1.1常见铸造加工缺陷及形貌6、夹杂物固态金属基体内的非金属物质。铸件中常见的夹杂物包括耐火材料、熔渣、熔剂、脱氧产物及铸造金属氧化物等的颗粒，一

5、般又可分为硫化物、氧化物、氮化物和硅酸盐等。绝大多数非金属夹杂物没有金属光泽；不同的夹杂物具有不同的色泽与形状，其熔点和性质亦各不相同。非金属夹杂物在反射光下的色泽，随显微镜观察时所用的光源的性质不同而有改变；只有在暗场或偏振光下才能看到夹杂物的固有色彩。27.1铸造加工缺陷与失效7.1.1常见铸造加工缺陷及形貌鉴别夹杂物的方法有宏观的和微观的两大类：宏观鉴别法：较为常用的有断口鉴别法、硫印、酸侵和热蚀、超声波鉴定法等；微观鉴别法：常用的有化学分析法、岩相法、金相法、X-Ray衍射和电子显微镜观察等，可以确定夹杂物的种类、形状、性质和分布，其中

6、金相法的使用最为广泛。27.1铸造加工缺陷与失效MnS与FeS固溶体型夹杂物，球状或共晶状，良好的塑性，抛光时不易剥落，明场中FeS为淡黄色，MnS呈蓝灰色。随MnS含量的增加由带浅蓝的灰色变为深灰色，然后再变得稍微透明而具有黄绿色；暗场下不透明；偏光下各向异性，不透明。易受10%铬酸、碱性苦味酸钠和20%氢氟酸溶液的侵蚀。硫化物27.1铸造加工缺陷与失效SiO2夹杂物石英（六方晶系）、磷石英（斜方晶系）、方石英（属立方晶系，属四方晶系）。非晶体SiO2，大小不同的典型小球，明场中呈深灰色，常随其中所含的杂质不同而具有不同的色彩，中心有亮点

7、，边缘有亮环；暗场中无色透明，鲜明地发亮；偏光下透明并有暗十字。27.1铸造加工缺陷与失效Al2O3夹杂物无确定形状。硬脆，不易磨光，易剥落，常在磨光面上留下曳尾。明场中呈深灰带紫色；暗场中透明，呈亮黄色；偏光下各向异性，但颗粒小时各向异性不明显。27.1铸造加工缺陷与失效TiN夹杂物立方晶系。呈有规则的几何形状，如正方形或长方形等。无可塑性，易剥落。受煮沸的20%氢氟酸溶液侵蚀。明场中呈淡黄色；随基体中含碳量的增加，其色彩依淡黄粉红紫红而变动。暗场中不透明，周界为光亮的线条所围绕；偏光下各向同性，不透明。27.1铸造加工缺陷与失效7.1.

8、1常见铸造加工缺陷及形貌7、偏析合金在冷凝过程中，由于某些因素导致的化学成分不一致称为偏析。（1）区域偏析（2）比重偏析（3）枝晶偏析27.1铸造加工