關(guān)于鍛件白點形成的原因
白點是鍛件在冷卻過程中產(chǎn)生的一種內(nèi)部缺陷。在鋼壞的縱向斷口上呈圓形和橢圓形的銀白色斑點。合金鋼白點的色澤光亮,碳素鋼的較暗些。白色斑點的平均直徑由幾毫米到幾十毫米。在鋼坯的橫向斷口上白點呈細小的裂紋。從顯微組織上觀察,在白點的鄰近區(qū)域沒有發(fā)現(xiàn)塑性變形的痕跡。因此,白點是純脆性的。
關(guān)十白點形成的理論較多。但比較有說服力而又能被實踐證明的是:白點是由干鋼中氫和組織應(yīng)力共同作用的結(jié)果。這里的組織應(yīng)力主要指奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體和珠光體時形成的內(nèi)應(yīng)力。沒有一定數(shù)量的氫和較顯著的組織應(yīng)力,白點是不能形成的。但是,若只是含氫量較高,而組織應(yīng)力不大,一般鍛件也不會出現(xiàn)白點。例如,單相的奧氏體和鐵素體類鋼,因沒有相變的組織應(yīng)力,就極少出現(xiàn)白點。
氫氣和組織應(yīng)力是如何促使形成白點的呢?目前對這些問題的認識大致如下:1)鋼中含有氫時,使鋼的塑性降低。當(dāng)含氫量達到某數(shù)值時,塑性急劇地下降,造成氫脆現(xiàn)象。尤其當(dāng)鋼內(nèi)長時間存在應(yīng)力的情況下,氫可以擴散到應(yīng)力集中區(qū)(間隙溶解的氫原子有集中到承受張應(yīng)力的晶格中去的傾向),并使其塑性下降到幾乎等于零。在應(yīng)力足夠大時就產(chǎn)生脆性破斷。2)煉鋼時鋼液中吸收的氫,在鋼錠凝固時因溶解度減少而析出。它來不及逸出鋼錠表面而存在于鋼錠內(nèi)部空隙處。壓力加工之前加熱時,氫又溶于鋼中,壓力加工后的冷卻過程中由于奧氏體分解和溫度降低,氫在鋼中溶解度減少,氫原了從固溶體中析出到鋼坯內(nèi)部的一些顯微空隙處。氫原子在這里將結(jié)合成分子狀態(tài),并產(chǎn)生相當(dāng)大的壓力(當(dāng)鋼中含氫量為0.001%,溫度為400℃時,這種壓力可高達1200MPa以上)。另外,氫與鋼中的碳反應(yīng)形成甲烷,也造成很大的分于壓力。這一點被有的白點表面有脫碳現(xiàn)象所證實。3)鋼坯在冷卻過程中因相變而造成的組織應(yīng)力在一定條件下可達到相當(dāng)大的數(shù)值 (樹枝狀偏析愈嚴重、冷卻速度愈快、淬透性愈好的鋼,組織應(yīng)力愈大)。因此,鋼由于氫脆失去了塑性,在組織應(yīng)力及氫析出所造成的內(nèi)應(yīng)力的共同作用下,使鋼發(fā)生了脆性破裂,這就形成了白點。壓力加工過程中不均勻變形引起的附加應(yīng)力和冷卻時的熱應(yīng)力對白點形成也有--定影響。
鑄鋼因為內(nèi)部有許多較大的空隙,氫析出時不會造成很大的內(nèi)應(yīng)力,因此對白點不敏感。鐵素體和奧氏體類鋼因冷卻時無相變發(fā)生,不會有組織應(yīng)力,所以一般也不出現(xiàn)白點。萊氏體鋼冷卻時雖有較大的組織應(yīng)力,但可能是由于氫在這些鋼中形成穩(wěn)定的氫化物和由于復(fù)雜的碳化物阻礙了氫的析出等原因,也不產(chǎn)生白點。
白點常常是鍛件冷卻至室溫后幾小時或幾十小時,甚至更長的一段吋間后才產(chǎn)生的。另外,白點開始產(chǎn)生后,在以后的繼續(xù)冷卻和放置期間還不斷地擴大和產(chǎn)生新的白點,因此,檢查白點應(yīng)在冷卻后再隔一段時間進行。
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