鋼材質量檢驗 -低倍檢驗

鋼材質量檢驗鋼的宏觀檢驗2021年4月一、鋼錠（鑄坯）的組織及其宏觀缺陷二、低倍制樣三、酸浸及硫印試驗四、塔形發(fā)紋試驗五、其他低倍試驗——宏觀金相目錄一、鋼錠（鑄坯）的組織及其宏觀缺陷1.1鋼坯分類

鋼在冶煉后，少數(shù)直接澆鑄為鑄鋼外，絕大部分都要先鑄成鋼錠（鋼坯）。模鑄→鋼錠連鑄→連鑄坯一、鋼錠（鑄坯）的組織及其宏觀缺陷1.2鋼錠宏觀缺陷

1）鎮(zhèn)靜鋼★宏觀組織：

表面細晶區(qū) 柱狀晶區(qū) 中心等軸晶區(qū)★鋼錠宏觀缺陷：

錠形偏析一般點狀偏析 中心疏松 一般疏松 縮孔 皮下氣泡 內部氣泡

一、鋼錠（鑄坯）的組織及其宏觀缺陷

2）沸騰鋼 ★宏觀組織：

堅殼帶 蜂窩氣泡帶 中心堅固帶 二次氣泡帶 錠心帶

一、鋼錠（鑄坯）的組織及其宏觀缺陷1.3連鑄坯宏觀缺陷★宏觀組織：

表面細晶區(qū) 柱狀晶區(qū)（發(fā)達） 中心等軸晶區(qū)★連鑄坯宏觀缺陷：

中心裂紋 中間裂紋 角部裂紋 縮孔 中心偏析 中心疏松

皮下氣泡 非金屬夾雜物

二、低倍制樣

低倍檢驗方法標準《GB/T226-2015鋼的低倍組織及缺陷酸蝕檢驗法》

三、酸浸及硫印試驗

3.1采用標準低倍檢驗方法標準《GB/T226-2015鋼的低倍組織及缺陷酸蝕檢驗法》《GB/T4236-2016鋼的硫印檢驗方法》低倍檢驗評級標準《YB/T153-2015優(yōu)質結構鋼連鑄坯低倍組織缺陷評級圖》針對方坯、矩形坯、圓坯酸浸試樣缺陷評級《YB/T4002-2013連鑄鋼方坯低倍組織缺陷評級圖》針對連鑄方坯酸浸試樣缺陷評級《YB/T4003-2016連鑄鋼板坯低倍組織缺陷評級圖》針對連鑄板坯酸浸及硫印試樣缺陷評級《GB/T1979-2001結構鋼低倍組織缺陷評級圖》針對鑄鍛件、成品酸浸試樣缺陷評級……三、酸浸及硫印試驗

3.2酸浸試驗方法

1）熱酸浸蝕試驗法

根據鋼種不同采取不同的腐蝕液浸蝕： 腐蝕液：常用鋼種采用鹽酸水溶液（1:1）；奧氏體型采用鹽酸硝酸水溶液（10:1:10）；特殊鋼 種采用鹽酸硫酸水溶液（38:12:50）。 腐蝕溫度：60~80℃。 腐蝕時間：5~30min以清晰顯示出低倍宏觀組織為準。

優(yōu)點：溫度控制后腐蝕效果穩(wěn)定，常作為仲裁試驗采取方法。缺點：酸霧對環(huán)境影響大，設備投資大。

2）冷酸浸蝕試驗法

腐蝕液：見右表，最常用碳鋼采取10%~40%硝酸水溶液。

常用方法：擦蝕（時間快，勞動環(huán)境差）浸蝕（時間慢）

腐蝕時間：以清晰顯示出低倍宏觀組織為準。

優(yōu)點：操作簡單，設備投資小。

缺點：對制樣要求較高，容易產生腐蝕安全事故。 3）電解酸蝕法

很少使用三、酸浸及硫印試驗

3.2酸浸方試驗方法 試驗步驟

試樣表面清洗（酒精、丙醛等有機溶劑擦凈試樣表面油污）→腐蝕（根據不同腐蝕方法及鋼中進行）→浸沒或沖洗（將腐蝕好的試樣表面用熱水或熱堿水浸沒或沖洗）→吹干→評級

影響腐蝕效果的因素

鋼種、腐蝕劑成分、腐蝕溫度、腐蝕時間、檢驗面粗糙度、檢驗面缺陷大小三、酸浸及硫印試驗

3.3硫印試驗

試驗標準：

《GB/T4236-2016鋼的硫印檢驗方法》

硫印試驗通常作為酸浸試驗的補充，輔助判定鑄坯上存在的偏析、非金屬夾雜物、針孔狀氣孔等肉眼難以分辨的缺陷。三、酸浸及硫印試驗

3.3硫印試驗

試驗原理：

通過檢驗硫分布間接分析試驗面某些缺陷分布的方法。

硫在鋼中多以MnS和FeS的形式存在，則在硫印試驗中會發(fā)生如下反應：

與稀硫酸發(fā)生反應：MnS+H2SO4=MnSO4+H2S↑FeS+H2SO4=FeSO4+H2S↑

生成的H2S氣體與硫印相紙上的AgBr發(fā)生反應并在相紙上留下痕跡：

H2S+2AgBr=Ag2S↓+2HBr

試驗步驟：

1）用有機溶劑（酒精、丙醛）將試驗面清潔并干燥備用； 2）根據所試驗鋼種配置適宜濃度的稀硫酸，剪裁適量大小相紙，將相紙浸入稀硫酸中使其充分潤濕； 3）將濕潤的相紙覆蓋于試驗面上，小心趕出氣泡，保持相紙與試驗面緊貼1~3min； 4）取下相紙，在清水中沖洗3~5min，再將相紙放入定影液中定影15min后取出干燥。

三、酸浸及硫印試驗

3.4低倍試驗評級

1）連鑄方坯：YB/T4002-2013。內部組織常見缺陷主要有：縮孔、中心偏析、中心疏松、中心裂紋、中間裂紋、角部裂紋、皮下氣孔、非金屬夾雜物等。

★縮孔

形貌特征：在酸蝕試樣的中心部位呈現(xiàn)不規(guī)則的空洞。

產生原因：鋼液凝固時柱狀晶發(fā)達及局部柱狀晶“搭橋”， 中心最后凝固部分集中收縮而得不到鋼液補充形成。

評定原則：根據據空洞的大小評定?！镏行钠?/p>

形貌特征：在酸蝕試樣的中心部位呈現(xiàn)腐蝕較深的暗斑， 有時在暗斑周圍有灰白色帶及疏松。

產生原因：鋼液在凝固過程中，由于選分結晶的影響及 連鑄坯中心部位冷卻較慢，造成心部的成分偏析。

評定原則：根據暗斑的大小和顏色的深淺程度評定。

★中心疏松

形貌特征：在酸蝕試樣上集中在中心部位的空隙和暗點。

產生原因：鋼液凝固時體積收縮而沒有足夠的鋼液補充 及最后凝固時氣體析集和雜質集聚。 評定原則：根據試樣中心部位的暗點和空隙數(shù)量、大小 及密集程度評定。三、酸浸及硫印試驗

3.4低倍試驗評級

★角部裂紋 形貌特征：在酸蝕試樣的角部，距表面有一定深度 并與表面垂直或與對角線平行，嚴重時裂紋向內 部擴展。

產生原因：鋼液在結晶器內、外冷卻強度不當及冷 卻不均，造成連鑄坯角部受的應力超過鋼的強度。

評定原則：根據裂紋距表面的距離、寬度、長度和 數(shù)量而評定?！镏行牧鸭y

形貌特征：在酸蝕試樣的中心部位出現(xiàn)的裂紋。

產生原因：連鑄坯凝固末期因心部鋼液凝固收縮產 生應力，或連鑄坯鼓肚，二冷不當，鋼液過熱度 高。氣體含量高也能引起連鑄坯中心裂紋。

評定原則：根據裂紋的寬度、長度和數(shù)量評定。

★中間裂紋

形貌特征：在酸蝕試樣上裂紋在柱狀晶區(qū)內出現(xiàn)，并沿柱狀晶擴展，弧形連鑄的連鑄坯中間裂紋垂直 于鑄坯表面。

產生原因：連鑄坯由于冷卻不均，出二冷區(qū)后表面溫度回升產生熱應力，在拉坯和矯直時連鑄坯受的 機械應力過大。柱狀晶發(fā)達也助長裂紋的發(fā)生。

評定原則：根據裂紋的寬度、長度和數(shù)量評定。三、酸浸及硫印試驗

3.4低倍試驗評級

★皮下氣泡 形貌特征：在酸蝕試樣的皮下沿柱狀晶生長方向，呈分散或呈簇分布的細長裂縫或橢圓形氣孔。

產生原因：鋼液脫氧不良及二次氧化，氣體含量高，加入鋼液的原材料或澆注系統(tǒng)不干燥。

評定原則：根據氣泡距表面的距離、大小和數(shù)量評定。★非金屬夾雜

形貌特征：非金屬夾雜腐蝕剝落后在酸蝕試樣上呈不同形狀或不同顏色的空隙或空洞，并成群分布。

產生原因：冶煉時脫氧產物、二次氧化產物等在結晶器內聚集未能上浮所致。

評定原則：根據夾雜物的數(shù)量、大小及密集程度評定。三、酸浸及硫印試驗

3.4低倍試驗評級

2）連鑄板坯：

評級標準YB/T4003-2016。

與連鑄方坯不同的缺陷：中心偏析（A、B、C三類）、三角區(qū)裂紋、針孔狀氣孔、蜂窩狀氣孔、Al203夾雜物、硅酸鹽夾雜物等，標準規(guī)定了采用酸浸和硫印兩種試驗及評級方式。三、酸浸及硫印試驗3.4低倍試驗評級

3）模鑄坯、鍛件、鋼材成品

評級標準GB/T1979-2001。內部組織缺陷：一般疏松、中心疏松、中心偏析、錠形偏析、一般斑點狀偏析、邊緣斑點狀偏析、皮下氣泡、內部氣泡、殘余縮孔、翻皮、鋼中白點、軸心晶間裂縫、非金屬夾雜、異金屬夾雜等缺陷。四、塔形發(fā)紋試驗檢驗標準

《GB/T15711-2018鋼中非金屬夾雜物的檢驗塔形發(fā)紋酸浸法》 《GB/T10121-2008鋼材塔形發(fā)紋磁粉檢驗方法》 發(fā)紋原因及檢驗目的

塔形發(fā)紋試驗是用酸蝕或磁粉的方法檢驗鋼中的發(fā)紋缺陷。

發(fā)紋是鋼中夾雜物、氣孔等在熱加工過程中沿加工方向變形延伸排列形成的線狀缺陷。發(fā)紋不是白點的發(fā)裂，也不是裂紋，發(fā)紋一般分布在偏析區(qū)，消除發(fā)紋的根本途徑是提高鋼水的純凈度。

鋼中的發(fā)紋容易造成應力集中，顯著降低疲勞強度；塔形發(fā)紋試驗宏觀上能夠反映長軸類零件材料內部夾雜物的情況，以及從表面到心部的分布變化，也能在縱向上反映疏松偏析的程度；對于制造重要機件的鋼材均要求進行發(fā)紋檢驗。試樣制備四、塔形發(fā)紋試驗試樣腐蝕及發(fā)紋顯示

按GB/T226相關規(guī)定腐蝕（與鑄坯低倍一致）顯示發(fā)紋，注意控制腐蝕的程度，腐蝕過深則影響發(fā)紋顯示效果。發(fā)紋的檢驗結果評定用肉眼或10倍以下放大鏡檢驗。

發(fā)紋識別：一般是在檢驗面上呈窄而深的縫（不見底），注意與偏析線和疏松條帶區(qū)加以區(qū)別。結果評定：GB/T15711規(guī)定發(fā)紋的起算長度以2mm起算。檢驗結果需報出每個階梯上的發(fā)紋條數(shù)及發(fā)紋總長度，由此匯總出每個試樣上的發(fā)紋條數(shù)和總長度，并記錄每個試樣上發(fā)紋最大長度。

五、其他低倍檢驗——宏觀金相按照工藝分析、用戶實際需要及產品標準要求需要進行的宏觀金相檢驗也屬于低倍檢驗范疇。1.鑄坯表面酸洗

檢驗鑄坯表面缺陷情況（主要觀察裂紋類缺陷），為煉鋼工藝優(yōu)化及軋鋼成品分析提供依據。

2.成品鋼材表面酸洗

檢驗成品表面缺陷情況(重點關注裂紋、折疊類氧化皮易遮蓋的缺陷)，為軋鋼工藝優(yōu)化及成品失效分析提供依據。五、其他低倍檢驗——宏觀金相

3.標準規(guī)定必須進行的宏觀檢驗

3.1GB/T1499.2-2018規(guī)定必須對熱軋帶肋鋼筋進行宏觀檢驗，以確認其是否有閉環(huán)的穿水層。

3.2

NB/T47014-2011中規(guī)定某些焊接方式的焊接工藝評定必須進行焊縫宏觀金相檢驗以評定焊縫內缺陷程度。五、其他低倍檢驗——宏觀金相

4.斷口宏觀檢驗斷口檢驗是宏觀檢驗中常用的一種方法，通過斷口檢驗，可以發(fā)現(xiàn)鋼本身的冶煉缺陷和熱加工、熱處理缺陷等制造工藝中存在的問題，它是反映產品質量極為重要的手段之一。標準《GB/T1814-1979鋼材斷口檢驗方法》（現(xiàn)行）《GB/T2971-1982碳素鋼和低合金鋼斷口檢驗方法》（作廢）斷口