鑄態金屬(shu)常見的組織缺陷(xian)有縮孔、疏松、偏析、內裂紋、氣泡(pao)和白點等。
1. 縮孔
金(jin)(jin)(jin)屬在冷(leng)凝過(guo)程中由(you)于體(ti)積(ji)的(de)(de)收縮而在鑄(zhu)錠或鑄(zhu)件(jian)心部(bu)形(xing)成管(guan)狀(或喇叭狀)或分散的(de)(de)孔(kong)洞,稱(cheng)為(wei)縮孔(kong)。縮孔(kong)的(de)(de)相對體(ti)積(ji)與(yu)與(yu)液(ye)態(tai)金(jin)(jin)(jin)屬的(de)(de)溫度(du)、冷(leng)卻條(tiao)件(jian)以及鑄(zhu)件(jian)的(de)(de)大小(xiao)等有(you)關。液(ye)態(tai)金(jin)(jin)(jin)屬的(de)(de)溫度(du)越(yue)(yue)高,則(ze)液(ye)體(ti)與(yu)固(gu)體(ti)之間的(de)(de)體(ti)積(ji)差(cha)越(yue)(yue)大,而縮孔(kong)的(de)(de)體(ti)積(ji)也(ye)越(yue)(yue)大。向薄(bo)壁鑄(zhu)型(xing)中澆注金(jin)(jin)(jin)屬時,型(xing)壁越(yue)(yue)薄(bo)、則(ze)受(shou)熱(re)越(yue)(yue)快(kuai),液(ye)態(tai)金(jin)(jin)(jin)屬越(yue)(yue)不易冷(leng)卻,在剛澆完(wan)鑄(zhu)型(xing)時,液(ye)態(tai)金(jin)(jin)(jin)屬的(de)(de)體(ti)積(ji)也(ye)越(yue)(yue)大,金(jin)(jin)(jin)屬冷(leng)凝后的(de)(de)縮孔(kong)也(ye)就越(yue)(yue)大。
2. 疏松
在(zai)急速(su)冷卻的(de)(de)條(tiao)件下澆注金(jin)屬,可(ke)避免在(zai)鑄錠上部形(xing)成集(ji)中(zhong)(zhong)縮(suo)孔,但(dan)此時液(ye)體金(jin)屬與固(gu)態金(jin)屬之間的(de)(de)體積(ji)差仍保持一定的(de)(de)數值,雖然在(zai)表面(mian)上似乎(hu)已經消除(chu)了大(da)的(de)(de)縮(suo)孔,可(ke)是有許多(duo)細小縮(suo)孔即疏(shu)松(song)(song),分布(bu)在(zai)金(jin)屬的(de)(de)整(zheng)個體積(ji)中(zhong)(zhong)。 鋼(gang)(gang)材在(zai)鍛(duan)造和軋(ya)制過程中(zhong)(zhong),疏(shu)松(song)(song)情況可(ke)得到很大(da)程度的(de)(de)改(gai)善,但(dan)若由于(yu)原鋼(gang)(gang)錠的(de)(de)疏(shu)松(song)(song)較為(wei)嚴重、壓縮(suo)比不(bu)(bu)足(zu)等原因,則在(zai)熱加工后較嚴重的(de)(de)疏(shu)松(song)(song)仍會(hui)存在(zai)。此外(wai),當原鋼(gang)(gang)錠中(zhong)(zhong)存在(zai)著較多(duo)的(de)(de)氣(qi)泡(pao),而在(zai)熱軋(ya)過程中(zhong)(zhong)焊合(he)不(bu)(bu)良,或(huo)沸騰鋼(gang)(gang)中(zhong)(zhong)的(de)(de)氣(qi)泡(pao)分布(bu)不(bu)(bu)良,以致影響(xiang)焊合(he),亦可(ke)能(neng)形(xing)成疏(shu)松(song)(song)。
疏(shu)松的存在(zai)具有較大的危害(hai)性,主要有以下幾(ji)種:
a. 在(zai)鑄件(jian)中(zhong),由于疏(shu)松(song)的存(cun)在(zai),顯著降(jiang)低其(qi)力學性能(neng)(neng)(neng),可(ke)能(neng)(neng)(neng)使(shi)其(qi)在(zai)使(shi)用過程中(zhong)成為疲勞源而發生斷裂。在(zai)用作(zuo)液體容器或(huo)管道(dao)的鑄件(jian)中(zhong),有時(shi)會存(cun)在(zai)基本上相(xiang)互連接的疏(shu)松(song),以致不能(neng)(neng)(neng)通過水壓(ya)試(shi)驗(yan),或(huo)在(zai)使(shi)用過程中(zhong)發生滲漏現象;
b. 鋼(gang)材中如存在(zai)疏(shu)(shu)松(song)(song),亦會(hui)降低其力(li)學性能,但(dan)因(yin)在(zai)熱加工過程中一般能減少或消除疏(shu)(shu)松(song)(song),故疏(shu)(shu)松(song)(song)對鋼(gang)材性能的(de)影響比鑄件的(de)小;
c. 金屬中存在較嚴重的疏松,對機械(xie)加(jia)工后的表面粗(cu)糙度有一(yi)定的影響(xiang)。
3. 偏析
金(jin)屬(shu)(shu)(shu)在(zai)(zai)冷(leng)凝過程中(zhong),由(you)于(yu)(yu)某些(xie)因素的(de)(de)(de)(de)(de)(de)影(ying)響而形成(cheng)(cheng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)化學成(cheng)(cheng)分(fen)(fen)不(bu)(bu)均(jun)(jun)(jun)勻現(xian)(xian)(xian)象稱為(wei)(wei)偏(pian)析(xi)(xi)(xi)(xi)。偏(pian)析(xi)(xi)(xi)(xi)分(fen)(fen)為(wei)(wei)晶(jing)(jing)(jing)內(nei)偏(pian)析(xi)(xi)(xi)(xi)、晶(jing)(jing)(jing)間(jian)偏(pian)析(xi)(xi)(xi)(xi)、區(qu)域偏(pian)析(xi)(xi)(xi)(xi)、比(bi)(bi)重(zhong)偏(pian)析(xi)(xi)(xi)(xi)。 由(you)于(yu)(yu)擴散(san)不(bu)(bu)足,在(zai)(zai)凝固(gu)(gu)(gu)后的(de)(de)(de)(de)(de)(de)金(jin)屬(shu)(shu)(shu)中(zhong),便存在(zai)(zai)晶(jing)(jing)(jing)體范(fan)圍(wei)內(nei)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)成(cheng)(cheng)分(fen)(fen)不(bu)(bu)均(jun)(jun)(jun)勻現(xian)(xian)(xian)象,即晶(jing)(jing)(jing)內(nei)偏(pian)析(xi)(xi)(xi)(xi)。基于(yu)(yu)同一原因,在(zai)(zai)固(gu)(gu)(gu)溶(rong)體金(jin)屬(shu)(shu)(shu)中(zhong),后凝固(gu)(gu)(gu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)晶(jing)(jing)(jing)體與(yu)先凝固(gu)(gu)(gu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)晶(jing)(jing)(jing)體成(cheng)(cheng)分(fen)(fen)也(ye)會不(bu)(bu)同,即晶(jing)(jing)(jing)間(jian)偏(pian)析(xi)(xi)(xi)(xi)。碳化物偏(pian)析(xi)(xi)(xi)(xi)是一種晶(jing)(jing)(jing)間(jian)偏(pian)析(xi)(xi)(xi)(xi)。 在(zai)(zai)澆注鑄(zhu)(zhu)鍵(或鑄(zhu)(zhu)件(jian))時(shi)(shi)(shi),由(you)于(yu)(yu)通過鑄(zhu)(zhu)型壁強烈的(de)(de)(de)(de)(de)(de)定向散(san)熱,在(zai)(zai)進(jin)行著凝固(gu)(gu)(gu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)合金(jin)內(nei)便形成(cheng)(cheng)一個(ge)較大的(de)(de)(de)(de)(de)(de)溫差(cha)。結(jie)果就必然導(dao)致(zhi)外層(ceng)區(qu)域富(fu)集(ji)高熔點組(zu)元,而心部則(ze)富(fu)集(ji)低(di)熔點組(zu)元,同時(shi)(shi)(shi)也(ye)富(fu)集(ji)著凝固(gu)(gu)(gu)時(shi)(shi)(shi)析(xi)(xi)(xi)(xi)出的(de)(de)(de)(de)(de)(de)非金(jin)屬(shu)(shu)(shu)雜質和氣體等。這種偏(pian)析(xi)(xi)(xi)(xi)稱為(wei)(wei)區(qu)域偏(pian)析(xi)(xi)(xi)(xi)。 在(zai)(zai)金(jin)屬(shu)(shu)(shu)冷(leng)凝過程中(zhong),如果析(xi)(xi)(xi)(xi)出的(de)(de)(de)(de)(de)(de)晶(jing)(jing)(jing)體與(yu)余下的(de)(de)(de)(de)(de)(de)溶(rong)液(ye)兩者密(mi)(mi)度(du)(du)(du)不(bu)(bu)同時(shi)(shi)(shi),這些(xie)晶(jing)(jing)(jing)體便傾(qing)向于(yu)(yu)在(zai)(zai)溶(rong)液(ye)中(zhong)下沉或上浮,所形成(cheng)(cheng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)化學成(cheng)(cheng)分(fen)(fen)不(bu)(bu)均(jun)(jun)(jun)勻現(xian)(xian)(xian)象,稱為(wei)(wei)比(bi)(bi)重(zhong)偏(pian)析(xi)(xi)(xi)(xi)。晶(jing)(jing)(jing)體與(yu)余下的(de)(de)(de)(de)(de)(de)溶(rong)液(ye)之(zhi)(zhi)間(jian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)密(mi)(mi)度(du)(du)(du)差(cha)越(yue)大,比(bi)(bi)重(zhong)偏(pian)析(xi)(xi)(xi)(xi)越(yue)大。這種密(mi)(mi)度(du)(du)(du)差(cha)取決于(yu)(yu)金(jin)屬(shu)(shu)(shu)組(zu)元的(de)(de)(de)(de)(de)(de)密(mi)(mi)度(du)(du)(du)差(cha),以及晶(jing)(jing)(jing)體與(yu)溶(rong)液(ye)之(zhi)(zhi)間(jian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)成(cheng)(cheng)分(fen)(fen)差(cha)。如果冷(leng)卻越(yue)緩慢,隨著溫度(du)(du)(du)降低(di)初生晶(jing)(jing)(jing)體數量的(de)(de)(de)(de)(de)(de)增(zeng)加越(yue)緩慢,則(ze)晶(jing)(jing)(jing)體在(zai)(zai)溶(rong)液(ye)中(zhong)能自由(you)浮沉的(de)(de)(de)(de)(de)(de)溫度(du)(du)(du)范(fan)圍(wei)越(yue)大,因而比(bi)(bi)重(zhong)偏(pian)析(xi)(xi)(xi)(xi)也(ye)越(yue)強烈。
4. 氣泡
金(jin)(jin)屬在(zai)(zai)熔融狀態時能溶(rong)解大量的氣(qi)(qi)(qi)體,在(zai)(zai)冷凝過(guo)程中因溶(rong)解度(du)(du)隨溫度(du)(du)的降低而急劇減(jian)小,致使氣(qi)(qi)(qi)體從液態金(jin)(jin)屬中釋放出(chu)來。若(ruo)此時金(jin)(jin)屬已完(wan)全凝固,則剩(sheng)下的氣(qi)(qi)(qi)體不易逸(yi)出(chu),有一部分就包容(rong)在(zai)(zai)還處于(yu)塑性(xing)狀態的金(jin)(jin)屬中,于(yu)是形成(cheng)氣(qi)(qi)(qi)孔,則稱其(qi)為氣(qi)(qi)(qi)泡。
氣泡的有(you)害(hai)影響表現如下(xia):
a. 氣泡減少金屬鑄(zhu)件的有(you)效(xiao)截面,由于其缺口(kou)效(xiao)應,大(da)大(da)降低了(le)材料的強度;
b. 當鑄錠表面存在(zai)著(zhu)氣泡時(shi)(shi),在(zai)熱鍛加熱時(shi)(shi)可能被氧化,在(zai)隨后的鍛壓過程中(zhong)不能焊合而形成細紋(wen)或裂縫;
c. 在沸騰鋼(gang)及某些合金中(zhong),由于氣泡的存在還可能產生偏(pian)析導致(zhi)裂(lie)縫(feng)。
5. 白點
在(zai)經侵蝕后的(de)(de)橫向截面(mian)上,呈(cheng)現較多短小的(de)(de)不連(lian)續的(de)(de)發(fa)絲(si)狀(zhuang)裂縫;而在(zai)縱向斷面(mian)上會發(fa)現表面(mian)光滑、銀白色的(de)(de)圓形或(huo)橢圓形的(de)(de)斑點(dian),這種(zhong)缺陷稱為白點(dian)。
白點最容易產生在鎳、鉻、錳(meng)作為合(he)金元素的合(he)金結(jie)構鋼(gang)及(ji)低(di)合(he)金工(gong)具(ju)鋼(gang)中。 奧氏體(ti)不(bu)銹鋼(gang)及(ji)萊氏體(ti)鋼(gang)中,從未發(fa)現(xian)過白點;鑄鋼(gang)中也可能(neng)發(fa)現(xian)白點,但極(ji)為罕見;焊接工(gong)件的熔焊金屬中偶爾也會(hui)產生白點。
白(bai)點(dian)(dian)(dian)的產生與鋼(gang)(gang)(gang)材(cai)的尺寸(cun)也有(you)一定(ding)的關系,橫截面的直(zhi)徑或厚度(du)小于30mm的鋼(gang)(gang)(gang)材(cai)不(bu)(bu)易產生白(bai)點(dian)(dian)(dian)。 通常具有(you)白(bai)點(dian)(dian)(dian)的鋼(gang)(gang)(gang)材(cai)縱(zong)向(xiang)抗拉強度(du)與彈性(xing)(xing)極限降(jiang)低(di)(di)并不(bu)(bu)多(duo),但伸長率則顯著降(jiang)低(di)(di),尤其是斷(duan)面收縮率與沖擊韌性(xing)(xing)降(jiang)低(di)(di)得更多(duo),有(you)時可(ke)能接近于零。且這種鋼(gang)(gang)(gang)材(cai)的橫向(xiang)力學性(xing)(xing)能比(bi)縱(zong)向(xiang)力學性(xing)(xing)能降(jiang)低(di)(di)得多(duo)。因此具有(you)白(bai)點(dian)(dian)(dian)的鋼(gang)(gang)(gang)材(cai)一般不(bu)(bu)能使用。

