曾文涛 谷强
(抚顺特殊钢公司 辽宁抚顺 113001)
摘 要 叙述了低倍缺陷“点状偏析”在低倍酸浸试片上的评定特征,以及从有关标准对该缺陷表述进行识别和评定。
关键词 点状偏析 评定 标准
在钢材作低倍检验时,常出现对“点状偏析”的评定有争议,尤其是对大尺寸钢材的低倍试样的评定该缺陷为常有。点状偏析在低倍检验的同行内常简称为“点偏”。如何使用标准评级图对“点偏”这一缺陷评定,谈谈个人的看法与讨论。
1 准确评定“点状偏析”的重要性
低倍缺陷的准确评定,是关于钢材的合理使用及判废的大问题。尤其是“点状”这种低倍缺陷,在常用的GB3077-88合金结构钢技术条件中就明确规定:优质钢,一般点状偏析、边缘点状偏析不得大于1级,高级优质钢和特高级优质钢不允许有一般点状偏析和边缘点状偏析。国军标GJB1951-94航空用优质合金结构钢棒规范规定:“钢棒的横截面酸浸低倍试片上不允许有肉眼可见的点状偏析。”从这些产品标准中,可以看出“点偏”作为低倍组织的一种缺陷,在某些技术中以允许的缺陷而被接收,但要求级别较严,仅允许1、2级。而在一些技术条件中以不允许存在的缺陷而被否定。“点偏”这种低倍缺陷不同于缩管、翻皮、夹杂等不允许缺陷,在酸浸试片上特征明显,而容易与“疏松”这些低倍组织缺陷混淆。这样就存在着允许缺陷和不允许缺陷分不清、判别不明存在异议、关系到钢材合格与判废的大问题,因此准确评定“点偏”是低倍组织评定的一个主要检验。所以有必要正确认识“点偏”这种低倍缺陷。
2 从有关标准上理解和认识“点状偏析”
当我们进行低倍组织评定时,主要的依据就是检验标准,在有关的产品的技术条件中,具体规定了低倍检验标准:如GJB1951-94应用了GB1979-80结构钢低倍组织缺陷评级图,所以有必要对低倍评级检验标准作进一步的了解。目前,我国GB1979-80标准是钢材宏观检验的基础标准,除结构钢的低倍组织评定使用它外,其它某些钢种也参照使用它。
GB1979-80是在YB49-64基础上修订的,而YB49-65结构钢低倍组织缺陷评级图又是沿袭前苏联标准而来的,我国早期的冶金标准体系大都是搬照前苏联标准。“点偏”这一缺陷最早出自前苏联标准,为此,我们看看这些有关标准对“点偏”这个低倍缺陷是如何下定义的。
YB49-64中规定点状偏析:点状偏析一般分布于钢锭上部,在横截面上呈不同形状及大小的分散暗色斑点(有呈规律状排列),在纵横截面上相当于暗色斑点处呈暗色条带。点状偏析严重时,往往伴随气泡出现,有人认为钢液中气体的较大量存在是钢锭凝固时杂质析集的主要因素之一。由于结晶条件不同,点状偏析在横截面试片上呈十字形、方框形及心形点偏,一般多分布在边缘区域,根据金相检验证明,点状偏析的含碳量和含硫量超过正常成分(即正偏析),同时夹杂物也较多。
点状偏析的评定,根据存在部位不同分为一般点状偏析及边缘点状偏析两种评级图进行,一般点状偏析分布在整个断面上,而边缘点状偏析仅存在边缘处,根据其出现的多少及严重程度评定其级别。
GB1979-80中规定点状偏析特征:在酸浸试片上呈不同形状和大小的暗色斑点,不论暗色斑点与气泡是否存在,这种暗色斑点统称点状偏析,当斑点分散分布在整个截面上时称为一般点状偏析,当斑点在于试片边缘时称边缘点状偏析。
产生原因:一般认为结晶条件不良,钢液在结晶过程中冷却较慢产生成分偏析,当气体和夹杂物大量存在时,使点状偏析严重。
评定原则:以斑点的数量,大小和分布状况而定。前苏联标准ГОСТ10243-75规定偏析—金相个别区段因化学成分、组织、非金属夹杂物、气孔的不均匀性。
偏析的分类和评定共分四种:
1)点状不均匀性、点状偏析—分布在整个试样上有细小圆的暗点(弯曲区域除外)应根据暗点的数量和金属腐蚀情况而定,要注意:试样的暗点大小和平面被损情况(评级图No2和2a)有时在纵向的端口上偏析也出现日间组织光亮带。
2)斑点偏析—不同形状和大小个别的暗斑点。在试样上分布有两种斑点偏析:
a、一般斑点偏析—分布在试样断面上斑点与对称的毛坯中心区(评级图No3和3a)或不对称的毛坯小斑点相比,但基本组织有较大区别(评级图No3б)。
b、边缘斑点偏析———沿试样边缘有定向的呈椭园形斑点,缺陷的级别是以试样的大小及斑点的大小及数量而定,并应考虑毛坯表面的斑点深度。
3)方形偏析或圆形偏析(相当于锭型偏析,略)
4)收缩偏析(相当于中心增碳,略)
从上述三个标准的定义中看出,对于在低倍组织横向酸浸试片上呈现出的大小、形状不同的暗色斑点,在国标中称为“点状偏析”,而在前苏联标准ГОСТ10243中称为“斑点偏析”。我们认为就该缺陷而言,这两个名称“点状偏析”和“斑点偏析”,后者更为确切些。在常说的简称中与其说“点偏”不如说“斑偏”更为切合实际。因为我国当时的冶金产品标准大都是沿用前苏联而来的,标准中所说“点状偏析”实际上是指“斑点偏析”。在前苏联ГОСТ10243中也有“点状不均匀性、点状偏析”这个名称,其实际指的是整个试样上的细小圆的暗点,实际就是指的一般疏松的“疏松点”,这种缺陷相当与国标中的“一般疏松”。此处的“偏析点”与“斑点偏析”都是存在成分、组织的偏析,其本质差别主要表现在“量”上,一个指的是“点”,另一个指的是“斑”。并不能单纯从字面上去理解“点偏”、“点状偏析”,凡是有偏析的“点”,其低倍缺陷就是“点状偏析”,而GB1979中的“点状偏析”按真正含义是在低倍试片上表现为暗色的斑点状偏析。
3 从“点状偏析”的特征和形成原因认识
钢锭在结晶过程中,由于碳的局部富集,在横低倍试片上呈现出大小和形状不同的暗黑色斑点。在试片上无规律分布时称为“一般点状偏析”,在边缘分布时,称为“边缘点状偏析”,点状偏析的出现常常伴随有气泡,有人将点状偏析叫滴状偏析。由于此缺陷的出现引起硬度不均、降低钢的力学性能,影响零件的加工质量。
点状偏析的形成主要与浇铸条件和钢液的质量有关,钢液中气体过饱和析出,钢液粘稠未能及时上浮而引起易偏析的元素局部集聚,形成点状偏析。钢锭凝固时,钢中气体与模壁接触时,钢锭表面形成小气泡,被一层凝固的金属盖上,气泡阻碍了热消散,在泡后面保留着部分未凝固的钢液,这些地方富集了易熔组元,而被沾污,凝固后形成边缘点状偏析。浇铸温度过高,注速快也是点状偏析的形成原因之一。
4 评定“点状偏析”应注意尺寸因素
在GB1979-80评级图中给出“点状偏析”评级图是适用于尺寸为40mm-150mm、>150mm-250mm圆、方钢,实际图片尺寸是100mm和150mm。随着生产的发展,大截面的钢材增多,在实际生产检验中,常有200mm以上的大尺寸低倍试片,一定要注意将“点状偏析”和“疏松点”区分开。低倍检验有别于其它带有物理量的检验,在评定时,实际经验对缺陷的识别评级的评定起着一定作用,而低倍组织缺陷评级图仅__是一套低倍缺陷的典型图片,它不可能与实际评定的试片在低倍形貌上尺寸大小、形状、分布完全一致,因此它只能起着参照的作用。应注意大尺寸试样出现的的大的疏松点和小尺寸评级图点偏的差异。所以说低倍缺陷的评定存在着极大的经验因素,对于低倍组织缺陷仅以标准的简要描述去认识是不够的,它是常年检验工作经验的积累,这就是低倍组织缺陷检验的特殊性。作为检验部门,应在人员培训、经验交流,组织汇评等方面努力,以提高低倍人员的检验水平。
5 关于电渣钢的偏析
GB1979-80所提供的低倍组织缺陷评级图大都是电炉钢模铸锭加工成钢材后的低倍组织缺陷典型,目前我国不少冶金产品标准中电渣钢的产品低倍检验也参照使用该套图片。由于冶炼方法的不同,其低倍组织表现也有差异。应引起我们的充分注意,否则就会引起缺陷评定的争议,点偏这种缺陷就是争议的问题之一。
在美国ASTMA604自耗电极重熔的钢棒和钢坯酸浸低倍组织试验方法中提到电渣钢四类不同类别的缺陷形态。
1)孔隙———为圆或近似圆的深暗色腐蚀点,这些点为聚集碳化物或碳化物类东西。
2)白斑———为腐蚀点,没有一定形状和方位,这些点为碳化物或碳化物类东西的还原物。
3)放射状偏析———为放射形成螺旋拉伸了的深暗斑点,多出现在半径之中,一般为聚集的碳化物。
4)方形偏析———为一个或多个同心的方框形偏析,其形成与钢的次要成分变化和钢锭的凝固状况有关。
从以上四类电渣钢低倍组织缺陷中,3类放射状偏析在评定时较易出现争议,尤其是大尺寸低倍试样。它不同于1类孔隙,因为放射状偏析的深暗腐蚀点面积较1类孔隙面积大,如参照GB1979评级图进行评定时容易误评为“点状偏析”应该是在低倍组织酸浸试片上呈较大的腐蚀斑点,严重时伴随孔泡存在。
6 结束语
通过上述标准的对比,结合“点状偏析”产生原因与特征的分布,对于点状偏析应有一个正确的认识;在横向酸浸低倍试片上呈分散的。形状不规则的椭圆形、瓜子形或圆形,略为凹陷的暗色斑点。由于结晶条件不同,斑点分布可以是断续的方框形,十字形或同心圆形。在纵向试片上伴随大量气泡出现。在偏析处碳、硫较高,杂质也较多。根据缺陷在试片上存在部位不同,可分为一般点状偏析(分布在整个横截面上)和边缘点状偏析(分布在试片边缘处)。
一般来说点状偏析常出现在钢锭上、中部,从上而下逐渐减轻,通常认为由于钢种大量气体的存在,致使某些低熔点组元和杂质聚集形成点状偏析。
在低倍检验评定时,应注意低倍试样的尺寸因素及钢材的冶炼方法,根据缺陷的基本的主要形貌特征准确区分疏松点、点状偏析、放射状偏析等组织缺陷。
鉴于“点状偏析”这种低倍缺陷,其宏观形象为暗黑色的斑点,为了使其命名与缺陷特征更确切,建议在有关标准修订时,改为“斑点偏析”为好,过去及某些标准也有过这样叫法.
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