金属质量分析-4.ppt

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。