金属质量分析-4

金属质量分析第四讲钢铁材料的火花鉴别•火花鉴别的特点：–最简便的化学成分分析方法；–多用于钢材混号、废钢分类或无其他手段时；–大致定性或半定量；–适合于碳钢、铸铁和部分合金钢–能鉴别常见合金元素，但无法看出S、P、Cu、Al、Ti等元素–火花特征不受热处理影响。钢铁材料的火花鉴别•试验设备–手提式砂轮机(现场鉴别)；–台式砂轮机(车间或实验室)。•标准样块–减少客观环境的影响；–标准样块应为具有一定代表性的钢种。钢铁材料的火花鉴别•操作注意事项–工作场所的亮度适中(减少火花对眼睛的刺激、清晰辨别形状与色泽)；–试样与砂轮接触压力适中；–火花束大致往水平方向发射；–护目、防尘。钢铁材料的火花鉴别•火花的组成和形状钢铁材料的火花鉴别•火花的组成和形状–流线：磨削颗粒在高温下运行的轨迹。可分为直线型、断续型、波浪型。铬钢、钨钢、高合金钢和灰铸铁火花流线呈断续型。–节点：流线上明亮而又较粗的点称为节点和苞花。节点和苞花分别是含Si和Ni的特征。–爆花：由铁末颗粒爆裂而产生，与碳含量、元素组成、氧化性等关系密切，可分为一次、二次和多次爆花等，是火花鉴别的主要依据。钢铁材料的火花鉴别•火花的组成和形状–芒线：爆花的流线；–分叉：芒线的多少+1就是分叉数；–尾花：流线末端特征，常见有狐状尾花(含W的特征)和枪尖尾花(与Mo有密切关系)钢铁材料的火花鉴别•火花的成因–流线的成因：摩擦升温氧化升温–爆花的成因：Fe氧化C与O反应FeO被C还原反复CO聚集表层氧化膜爆裂–二次爆花的成因：同上–色泽：与钢的化学成分、导热性有关，本质是颗粒温度的反映。钢铁材料的火花鉴别•火花的特征(碳钢)钢铁材料的火花鉴别•火花的特征(碳钢)流线、爆花、分岔、芒线、尾花、色泽…钢铁材料的火花鉴别•火花的特征(碳钢)流线、爆花、分岔、芒线、尾花、色泽…钢铁材料的火花鉴别•火花的特征(碳钢)钢铁材料的火花鉴别•合金元素对火花的影响钢铁材料的火花鉴别•合金元素对火花的影响第三章钢的宏观检验•定义–用肉眼或放大镜在材料或零件上检查由于冶炼、轧制、加工或运输过程等带来的化学成分及组织等不均匀或缺陷的一种方法，也称低倍检验。•特点–检验面积大；设备简单易操作；速度快。•检验种类–酸浸试验；断口检验；塔形车削发纹试验及硫印试验等。钢锭(钢坯)组织及宏观缺陷•钢锭的分类–镇静钢(无碳-氧反映)–沸腾钢(碳-氧反映)–连续铸锭(连铸坯)钢锭(钢坯)组织及宏观缺陷•镇静钢–特点：由表层细晶粒区、柱状晶区和中心等轴晶区组成；钢锭下部有一沉积锥体；由于凝固过程中发生的一系列物理化学变化，造成钢锭存在宏观和围观范围内的不均匀性。•23％Cr-23％Ni•三个结晶区明显钢锭(钢坯)组织及宏观缺陷•镇静钢宏观组织缺陷–偏析：钢锭中各部分化学成分不均匀的现象，可分为区域偏析和显微偏析。典型的三种区域偏析：倒V形偏析(锭形偏析和点状偏析)；V形偏析(中心偏析)和锥形偏析(负偏析)一般点状偏析边缘点状偏析锭型偏析白亮带中心偏析钢锭(钢坯)组织及宏观缺陷•镇静钢宏观缺陷–缩孔：钢液凝固时发生收缩，在凝固后会出现缩孔。在钢锭上部安放保温冒可使缩孔集中在冒口处。缩孔是钢液最后凝固的地方，是偏析、夹杂物、疏松最密集的地方，需要切头。残余缩孔钢锭(钢坯)组织及宏观缺陷•镇静钢宏观缺陷–疏松：是钢不致密的表现。一般疏松：钢液中的气体在凝固过程中不能完全上浮而形成细小的空隙，均匀分布在钢中。中心疏松：集中在最后凝固区域，即在缩孔的下部的疏松。一般疏松中心疏松钢锭(钢坯)组织及宏观缺陷•镇静钢宏观缺陷–气泡(气孔)：分为皮下气泡和内部气泡。皮下气泡多由钢锭模或保护渣等不干燥而引起。内部气泡多由树枝晶阻碍气泡浮出而引起。一般可加热焊合。皮下气泡钢锭(钢坯)组织及宏观缺陷•沸腾钢–特点：由坚壳带(外壳致密带)、蜂窝气泡带中间致密带、二次气泡带，锭心带所组成。优点是成材率高，大量气泡抵消体积收缩，缩孔少，切头率低；纯净的低碳外层。缺点是区域偏析严重，钢液的运动将S、P推向中上部。钢锭(钢坯)组织及宏观缺陷•连铸坯–特点：由表层细晶粒区、柱状晶区和中心等轴晶区组成。较镇静钢有更发达柱状晶区(截面小，温度梯度大)。内部质量主要取决于其中心致密度。钢锭(钢坯)组织及宏观缺陷•连铸坯–内部裂纹(偏析裂纹)：原因是在冷却、弯曲和矫直过程中，铸坯的内部变形率超过该钢的允许变形率。在高温(脆性温度范围)下，铸坯液固界面即使受到很小的拉应力也会导致晶间开裂。轴心晶间裂纹钢锭(钢坯)组织及宏观缺陷•连铸坯–中心偏析：S、P等杂质元素富集在铸坯中心位置，形成偏析带。常伴有中心疏松和中心裂纹。造成原因：冶金因素—柱状晶推动S、P进入中心区域；机械因素—连铸坯的“鼓肚”，产生相当负压的抽力。钢锭(钢坯)组织及宏观缺陷•连铸坯–中心疏松：连铸坯纵向中心线上出现的一些小空隙，是铸坯最后的结晶收缩产物。柱状晶越发达，中心疏松越严重。会捕捉氢气形成非氢扩散的严重偏析。–连铸坯中心线附近的V形点状偏析：凝固收缩过程中由于重力和对流的作用，固液两相区中的等轴晶粒发生滑移而引起。