金相分析--铸造质量分析

锻件缺陷是指锻造过程中锻件上产生的外在的和内在的质量不符合要求的各种缺陷。铸造质量分析分为宏观和微观检查两部分，部分大型缺陷肉眼可见，细微缺陷只能通过金相分析法检查。缺陷种类一般分为以下几类：

1、表面裂纹

表面裂纹多发生在轧制棒材和锻制棒材上，一般呈直线形状，和轧制或锻造的主变形方向一致。造成这种缺陷的原因很多，例如钢锭内的皮下气泡在轧制时一面沿变形方向伸长，一面暴露到表面上和向内部深处发展。又如在轧制时，坯料的表面如被划伤，冷却时将造成应力集中。从而可能沿划痕开裂。这种裂纹若在锻造前不去掉，锻造时便可能扩展引起锻件裂纹。

2、折叠

折叠形成的原因是当金属坯料在轧制过程中，由于轧辊上的型槽定径不正确，或因型槽磨损面产生的毛刺在轧制时被卷入，形成和材料表面成一定倾角的折缝。对钢材，折缝内有氧化皮，四周有脱碳。折叠若在锻造前不去掉，可能引起锻件折叠或开裂。

铸造折叠金相分析

锻造折叠金相图片

3、层状断口

层状断口缺陷的产生是由于钢中存在的非金属夹杂物、枝晶偏析以及气孔疏松等缺陷，在锻、轧过程中沿轧制方向被拉长，使钢材呈现出带状组织。如果杂质过多，锻件就有分层破裂的危险。层状断口越严重，钢的塑性、韧性越差，经过力学性能检测发现横向力学性能很低。

4、非金属夹杂

非金属夹杂物主要是熔炼或浇铸的钢水冷却过程中由于成分之间或金属与炉气、容器之间的化学反应形成的。另外，在金属熔炼和浇铸时，由于耐火材料落入钢液中，也能形成夹杂物，这种夹杂物统称夹渣。在锻件的横断面上，金相检测发现非金属夹杂可以呈点状、片状、链状或团块状分布。严重的夹杂物容易引起锻件开裂或降低材料的使用性能。

5、碳化物偏析

碳化物偏析经常出现在含碳高的合金钢中，例如高速钢。其特征是在局部区域有较多的碳化物聚集。它主要是钢中的莱氏体共晶碳化物和二次网状碳化物，在开坯和轧制时未被打碎和均匀分布造成的。碳化物偏析将降低钢的锻造变形性能，易引起锻件开裂。锻件热处理淬火时，在碳化物偏析区易引起热处理过热、过烧和淬裂。

6、缩管残余

由于钢锭冒口部分切除不干净，在开坯和轧制时将夹杂物、缩松或偏析残留在钢材内部。缩管残余在横向低倍试块中呈不规则的皱折裂纹或缝隙，在其附近常伴有严重的疏松、夹杂物和成分偏析，在锻造后作淬火处理时可由这种中心部位缺陷向外发展成裂纹。

7、白点

白点的主要特征是在钢坯的纵向断口上呈圆形或椭圆形的银白色斑点，在横向断口上呈细小的裂纹。白点的大小不一，长度有1~20mm或更长。

白点在镍铬钢、镍铬钼钢等合金钢中常见，普通碳钢中也有发现，是隐藏在内部的缺陷。白点是在氢和相变时的组织应力以及热应力的共同作用下产生的，当钢中含氢量较多和热压力加工后冷却（或锻后热处理）太快时较易产生。

用带有白点的钢锻造出来的锻件，在热处理时（淬火）易发生龟裂，有时甚至成块掉下。白点降低钢的塑性和零件的强度，是应力集中点，它像尖锐的切刀一样，在交变载荷的作用下，很容易变成疲劳裂纹而导致疲劳破坏，所以锻造原材料中绝对不允许有白点。

经金相分析发现良好的锻件质量，热处理后可得到均匀细致的金相组织，例如弹簧钢可得到均匀的屈氏体，调质钢可得到均匀细致的索氏体。