钢中的裂纹与白点.pdfVIP

“钢中的裂纹与白点”是在陕西省机械工程学会金相学术交流会和陕西金属学会物 理检测学术委员会年会上的专题讲座。由讲座提纲与典型照片两部分组成。 钢中的裂纹与白点 --牛俊民 一、钢中白点 1、 白点的危害 白点是在第一次世界大战期间铬镍钢中首先发现，1917 年美国发现所有 铬镍钢制成的飞机曲轴都有白点。白点缺陷在钢中造成应力集中，并使钢性能 变脆。白点的存在容易使工件在热处理时开裂并经常造成突然破坏的人身设备 事故。 例如美国芝加哥瑞吉南电站一台 16 万 5 千瓦汽轮机低压缸主轴，因有白 点，1954年12月9日突然发生爆裂事故。发生事故时仅运转三个月。 我们也曾遇到多起白点引起的破坏，例如1976年我厂供攀钢轧制I 字钢 56 大型轧辊Φ800mm，由于内部存在白点而发生断裂（照片 1）断裂时第一辊坯 未轧完。 照片2、3都是白点引起的热处理开裂。 白点对钢的机械性能影响很大。其中断面收缩率、延伸率和冲击值降低较 多，对强度的影响取决于所取试样有无白点及白点与试样轴线的相对位置。 白点的存在严重地降低了钢的抗疲劳性能。我们曾做过纯弯曲疲劳试验证 明，白点对 40 钢车轴钢纯弯曲疲劳寿命影响极大，以破断的循环次数来看， 无白点试棒与有白点试棒相比可差几倍到几十倍甚至更多。同时随着施加应力 的减小，倍数有明显增加的趋势。这说明在应力作用下（一般使用应力都较小）， 白点对循环次数的影响更大。同时有白点的试棒都断与白点处。 白点有如此之大的危害，有人称它为钢的缺陷中的“癌症”， 一般标准中 都规定，发现白点都要报废。 2、 白点特征 （1） 白点的纵向端口特征及白点的定义 白点的纵向端口特征是呈圆形或椭圆形的银白色斑点，因此取名“白点”， 他实际上是存在于钢中的片状裂纹群。 白点的纵向端口有以下四个特征: a)形状为斑点状、圆形、椭圆形伸长的雪片状及其它形状。 b)颜色一般是银白色的，随化学成分及加工条件不同也可能是灰色的。 c)白点的大小由于钢种及形成条件不同而差别很大,从零点几毫米到几十 毫米，白点面积大小与白点裂纹长短相对应，白点裂纹的宽度极小。 共 15 页 第 1 页 d) 白点区域的断口与其周围基体断口有明显区别。由于打断口时的热处 理状态不同，白点区的晶粒可以比基体金属的粗，也可能比基体金属的细。在 淬火后打断的断口上，白点区是粗晶粒的，而且经常是有光泽的和未变形的， 有时白点较基体显著凹陷。当出现与折断方向相垂直的白点时，端口上看到一 条裂纹, 裂纹两侧断口有突跳，有时两侧的金属会随着裂纹突出金属断口表 面，形成所谓“鸭嘴形”。 白点的纵向断口可见照片4、5。 白点的垂直断口平面时的情况，见照片6、7。 (2)白点的横向低倍特征：(指受蚀平面垂直于白点裂纹) 白点试验的试片应在规定部位切取，以保证所取试片上确有白点，在刚材 中，一般要离开端头一定距离 。或用超声波探伤确定有白点的位置。表面▽6～ ▽7，用热蚀或冷蚀均可。 白点在酸浸后的横向低倍试片上表现为锯齿状裂纹，或称发丝状裂纹，因 此也有人称它为“发裂”（也有人误称为发纹，现在多数人不这样叫）。裂纹的 两端与两壁很明显，由裂纹到正常金属是突变而不是逐渐过渡（与夹渣偏析区 别）。 白点裂纹多数位于试样的心部或心部附近，靠近（锻坯）试样的表面不会 有白点。由于生成条件的不同，白点有呈无位向分布的；有呈辐射状分布的； 有呈同心圆状分布的；有的则沿锻造十字的偏析区分布。除此之外，钢的某些 低强度区（象区域偏析），单向延伸造成的各向异性等都对白点的位置方向形 状产生影响。照片8、9、10、11、12、13是各种白点的分布特征。 碳素钢中的白点一般较合金钢中的白点短小和不明显，它多分布于中心附 近和近中心附近；而合金刚中白点多呈“环状分布”（照片12）。 在小型锻件中，并未发现