2022/11/231第二章材料加工常見缺陷及其產(chǎn)生原因

材料可能在冷熱加工中會出現(xiàn)缺陷，也可能在服役過程中由于疲勞、應(yīng)力、腐蝕、蠕變或操作不當(dāng)而出現(xiàn)各種缺陷。無損檢測人員作為工業(yè)診斷學(xué)的診斷者，必須在檢驗前掌握這些情況，才能選擇適當(dāng)?shù)臋z驗方法，定性和定量地檢驗出缺陷，并根據(jù)結(jié)果進(jìn)行分析和準(zhǔn)確地判斷。2022/11/221第二章材料加工常見缺陷及其產(chǎn)生原因2022/11/2322.1鑄件中的缺陷及其產(chǎn)生的原因

將熔化的液態(tài)金屬澆入鑄型的工藝稱為鑄造，由鑄造得到的毛坯或直接得到零件，稱為鑄件。鑄造一般分為砂型鑄造和特種鑄造。砂型鑄造中的鑄型主要原料是砂子，又分為手工砂型鑄造和機械砂型鑄造；特種鑄造指不同于砂型鑄造的其他鑄造方法的統(tǒng)稱，包括金屬型鑄造，壓力鑄造，離心鑄造，熔膜鑄造、低壓鑄造。以鑄鋼件為例，鑄造過程中常見的、作為無損檢測對象的缺陷，主要有氣孔、縮孔、夾砂、夾渣、裂紋、冷裂紋、冷隔和泥芯撐未熔。2022/11/2222.1鑄件中的缺陷及其產(chǎn)生的原因2022/11/2332.1.1氣孔

氣孔是鋼液中的氣體沒有浮上來而殘留在鋼中，或者是鑄型和型芯產(chǎn)生的氣體浸入到鋼的溶液中形成的。直徑在0.2-0.3mm的稱為針孔，大于此直徑的稱為氣孔。鑄件中的氣孔可分為：侵入氣孔、析出氣孔、反應(yīng)氣孔。

侵入氣孔主要是砂型和型芯中的氣體侵入金屬液中而形成的氣孔。

析出氣孔氣體在液態(tài)合金中的溶解度較固態(tài)大得多，且隨溫度升高而加大。凝固過程中氣體析出產(chǎn)生氣孔。

反應(yīng)氣孔是液態(tài)金屬與鑄型材料、芯撐、冷鐵或熔渣之間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生氣體而形成的。

Fe3O4+4C=3Fe+4CO↑

產(chǎn)生的CO氣體常在冷鐵、芯撐附近形成氣孔2022/11/2232.1.1氣孔氣孔是鋼液2022/11/2342.1.2夾砂

夾砂主要是由于鑄件表面的砂粒和高溫熔液接觸，型砂內(nèi)的水分被氣化，形成一定的壓力，使砂型表面破裂，沙礫剝離后混入鋼中所形成的。另外，澆鑄速度過快時，會造成金屬熔液對鑄型的沖擊加劇，產(chǎn)生沖砂。它們都是由于砂子滲入鑄件內(nèi)部而產(chǎn)生的缺陷，因此夾砂也稱為沖砂。夾砂多數(shù)是分散存在的。夾砂比氣孔略有棱角，但超聲波探傷時和氣孔反射近似，反射波相對比較弱。2022/11/2242.1.2夾砂夾砂主要是2022/11/2352.1.3縮孔和縮松

縮孔是在凝固過程中熔液供給不足時產(chǎn)生的，如果形成細(xì)小而分散的孔則成為縮松。超聲波探傷和縮松方向一致的可能性較多，其缺陷反射波相對比較分散，其優(yōu)點是能準(zhǔn)確確定縮孔的埋藏深度。因此，多數(shù)情況是射線和超聲波兩種方法共同使用時效果最佳。2022/11/2252.1.3縮孔和縮松縮孔2022/11/2362.1.4夾渣

當(dāng)澆口形狀設(shè)計不當(dāng)，在鋼液中混入熔渣后又隨鋼水注入鑄型中，熔渣沒有完全浮上來，便會形成夾渣。2022/11/2262.1.4夾渣當(dāng)澆口形狀2022/11/2372.1.5鑄造裂紋

當(dāng)鑄件的各個部分冷卻速度不同時，就會產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，當(dāng)此內(nèi)應(yīng)力超過該溫度下的強度極限時，便會造成鑄件的撕裂而形成裂紋。裂紋是鑄件缺陷中最需要引起注意的。鑄件裂紋分為熱裂紋和冷裂紋。熱裂紋是在鑄件凝固末期，接近固相線的高溫（1300℃）下形成的。熱裂紋形成于表面，斷口由于受空氣和氣體的氧化作用呈深藍(lán)黃色或黑藍(lán)色。冷裂紋是較低溫度下（260℃），由于收縮應(yīng)力和組織應(yīng)力的綜合作用，鑄件的內(nèi)應(yīng)力超過合金的強度極限而產(chǎn)生的。2022/11/2272.1.5鑄造裂紋當(dāng)鑄件2022/11/2382.1.6鑄件中的其它缺陷1）冷隔冷隔是在同一鑄件中一次澆鑄或兩次澆鑄時由于溫度偏低，金屬液體沒有充分熔合在一起，其邊界帶有氧化層的隔層。其性質(zhì)和裂紋相似。2）型芯撐未熔合和內(nèi)冷鐵未熔合這種缺陷是殘留在鑄件內(nèi)的型芯撐未完全熔化或為增加凝固速度而放入的內(nèi)冷鐵未完全熔化所致。2022/11/2282.1.6鑄件中的其它缺陷1）冷隔2022/11/2392.2鍛件中的缺陷及其產(chǎn)生的原因

各類鋼和大多數(shù)有色金屬及其合金都有一定的塑性，因此它們均可在熱態(tài)和冷態(tài)下進(jìn)行壓力加工，包括自由鍛、模型鍛、快速鍛和擠壓鍛等。鍛件中常見的缺陷有殘余縮孔、縮管和縮松、非金屬夾雜物、鍛造裂紋、粗晶、白點等，其中裂紋、白點和殘余縮孔是不允許存在的缺陷。2022/11/2292.2鍛件中的缺陷及其產(chǎn)生的原因2022/11/23102.2.1殘余縮孔、縮管和縮松

當(dāng)液體金屬注入鋼錠膜后，如果在其凝固和體積收縮過程中不能及時地補充鋼水，則容易在鋼錠最后凝固的冒口部位形成喇叭口狀的縮孔，如果縮孔較長則稱為縮管。鋼錠在鍛造過程中只能改變縮孔的體積和形狀，并不能將其消除，這樣就構(gòu)成了殘余縮孔和縮管。鍛件中的縮松形成機理和縮孔基本相同。2022/11/22102.2.1殘余縮孔、縮管和縮松2022/11/23112.2.2夾雜物

鍛件中的夾雜物是鍛件中最常見的缺陷，按夾雜物來源劃分，可將夾雜物分為內(nèi)在夾雜物和外來夾雜物。

1）內(nèi)在夾雜物只有非金屬夾雜物，這類缺陷比較微小，多呈密集狀態(tài)分散在鋼錠中心偏析線上。這些缺陷對材料力學(xué)性能的影響與無缺陷部分沒有明顯差別，但它使材料的延伸率下降，作彎曲實驗時有時會出現(xiàn)開裂。

2022/11/22112.2.2夾雜物鍛件中2022/11/23122）外來夾雜物

外來夾雜物是指從煉鋼爐和鋼水包上面掉下來的耐火侵蝕生成物、爐渣和異金屬混入等，包括非金屬夾雜物和異金屬夾雜物。這種缺陷大一些的叫夾渣，較容易被超聲波發(fā)現(xiàn)。2022/11/22122）外來夾雜物外來夾雜物2022/11/23132.2.3鍛造裂紋

鍛造溫度不適當(dāng)、加熱溫度不均勻、加熱和冷卻速度不適當(dāng)以及壓力加工用力不當(dāng)都可能會引起局部破裂而形成裂紋。裂紋會明顯的降低鍛件的機械強度，在許多重要的零部件中不允許有裂紋，因此，避免和防止這些裂紋也是無損檢驗工作者的任務(wù)。超聲波對于鍛件內(nèi)部的裂紋都比較敏感，表面和表層出現(xiàn)的小裂紋，可以用磁粉探傷和滲透探傷檢查出來。2022/11/22132.2.3鍛造裂紋鍛造2022/11/23141）殘余縮孔在鍛造時擴大引起的裂紋2）由皮下氣泡引起的裂紋3）由柱狀晶粗大引起的裂紋，多見于高合金鋼中4）軸芯晶間裂紋引起的鍛造裂紋5）非金屬及雜物引起的裂紋，常見的是硫化物引起的熱脆6）鍛造加熱不當(dāng)引起的裂紋，包括熱應(yīng)力裂紋和過熱導(dǎo)致的鍛造破裂7）鍛造變形不當(dāng)引起的裂紋，最常見的是變形速度過大時，鋼的塑性不足以承受變形的壓力引起脆性斷裂8）終鍛溫度過低引起的裂紋9）鍛后冷卻不當(dāng)引起的裂紋2022/11/22141）殘余縮孔在鍛造時擴大引起的裂紋2022/11/23152.2.4白點1)白點的特征和產(chǎn)生的原因白點在縱向斷口上呈銀白色圓形或橢圓形的斑點，直徑從零點幾到十幾個毫米。鋼中的氫，在鍛造產(chǎn)生的殘余變形應(yīng)力、相變應(yīng)力和熱應(yīng)力的綜合作用下，氫的局部壓力上升，不能被塑性介質(zhì)的變形所抵消時，便產(chǎn)生了白點。不是所有的鋼都能產(chǎn)生白點，白點首先在Cr、Ni鋼中發(fā)現(xiàn)，不產(chǎn)生白點的鋼有：鐵素體鋼、奧氏體鋼和萊氏體鋼。2022/11/22152.2.4白點1)白點的特征和產(chǎn)生的2022/11/23162）防止白點的措施

煉鋼和澆鑄階段盡量減少鋼中的含氫量

鑄錠后和鍛后的擴氫處理，利用氫在不同溫度下有不同的擴散系數(shù)的特點。2022/11/22162）防止白點的措施煉鋼和澆鑄階段2022/11/23172.3焊縫中的缺陷及其產(chǎn)生的原因

焊縫中的缺陷是由于冶金反應(yīng)和焊接技術(shù)兩種原因產(chǎn)生的。常見的缺陷主要有：(1)焊瘤（overlap）；(２)夾渣（slaginclusion）；(３)裂紋（crack）；(４)氣孔（gaspore）；(５)咬邊（undercut）；(６)未焊透（incompletepenetration）2022/11/22172.3焊縫中的缺陷及其產(chǎn)生的原因2022/11/23182.3.1裂紋

焊接裂紋具有尖銳的缺口和長寬比大的特征，是焊接結(jié)構(gòu)中最危險的缺陷。按裂紋產(chǎn)生的溫度范圍可分為：熱裂紋、冷裂紋、再熱裂紋。2022/11/22182.3.1裂紋焊接裂紋2022/11/2319（１）熱裂紋在固相線附近的高溫區(qū)形成的裂紋稱為熱裂紋。熱裂紋主要發(fā)生在晶界處，由于其形成溫度較高，在與空氣接觸的開口部位表面有強烈的氧化特征，呈藍(lán)色或天藍(lán)色。熱裂紋又可分為結(jié)晶裂紋、液化裂紋和高溫失塑裂紋三種。2022/11/2219（１）熱裂紋在固相線附近的高2022/11/2320

結(jié)晶裂紋是在金屬凝固后期沿晶間開裂的裂紋，這是高強度鋼中常出現(xiàn)的一種裂紋。它是由于金屬已經(jīng)凝固的部位在晶界上產(chǎn)生偏析，析出的部分是膠片狀的薄片，金屬凝固時，它還沒有凝固。當(dāng)金屬凝固后開始收縮時，偏析部位沒有強度而出現(xiàn)了凝固裂紋。因為它是焊縫金屬凝固是產(chǎn)生的，所以也叫做凝固裂紋。結(jié)晶裂紋一般發(fā)生在焊縫中。2022/11/2220結(jié)晶裂紋是在金屬凝固后期2022/11/2321

液化裂紋是指熱影響區(qū)母材金屬中的低熔點雜質(zhì)被熔融時出現(xiàn)的薄膜狀晶界，凝固時受拉伸應(yīng)力作用而產(chǎn)生的裂紋。焊縫中典型的易形成的低熔點共晶是Fe和FeS，其熔點為988℃，很容易產(chǎn)生液化裂紋。2022/11/2221液化裂紋是指熱影響區(qū)母材2022/11/2322

高溫失塑裂紋是在低于固相線的溫度下，在焊縫金屬凝固后的冷卻過程中形成的一種熱裂紋。它發(fā)生在距離熔合線更遠(yuǎn)一點的部位。2022/11/2222高溫失塑裂紋是在低于固相2022/11/2323（2）冷裂紋

焊接接頭冷卻到Ms點以下時形成的裂紋稱為冷裂紋。它的主要特點是表面光亮、無氧化特征。常見的冷裂紋可分為氫致裂紋、淬火裂紋和層狀撕裂。2022/11/2223（2）冷裂紋焊接接頭冷卻2022/11/2324氫致裂紋高溫時焊縫金屬中的氫，擴散至焊接缺陷處形成大量氫分子，凝固時急冷變成過飽和狀態(tài)，造成非常大的局部壓力，使接頭脆化。存在較大的拉應(yīng)力時，裂紋形成并在應(yīng)力誘導(dǎo)下擴展。因氫的擴散需要時間，所以冷裂紋在焊后需延遲一段時間才出現(xiàn)，也叫延遲裂紋。在檢測這種缺陷時，必須在24小時后進(jìn)行。2022/11/2224氫致裂紋2022/11/2325淬火裂紋在焊接含碳量高、淬硬傾向大的鋼材時出現(xiàn)的裂紋。這種裂紋與氫無關(guān)，開裂與擴展均沿奧氏體晶界進(jìn)行。2022/11/2225淬火裂紋2022/11/2326層狀撕裂母材金屬中存在平行于軋制方向的呈帶狀或鏈狀分布的非金屬夾雜物帶，使鋼材在厚度方向上的強度與形變能力急劇降低，在焊接接頭中受到垂直于雜質(zhì)方向的高應(yīng)力，形成沿夾雜物萌生并擴展的撕裂現(xiàn)象。

層狀撕裂的特征是具有階梯形貌，一般發(fā)生在熱影響區(qū)或靠近熱影響區(qū)的母材中，并且在厚板有較大的拘束應(yīng)力引起沿厚度方向比較大的收縮應(yīng)力時產(chǎn)生。2022/11/2226層狀撕裂2022/11/2327（3）再熱裂紋

再熱裂紋是指焊后對焊接接頭再次加熱（焊后熱處理或高溫服役）時所產(chǎn)生的開裂現(xiàn)象。再熱裂紋多發(fā)生在含Cr、Mo、V的低合金結(jié)構(gòu)鋼，含Nb的奧氏體不銹鋼以及析出硬化顯著的Ni基耐熱合金材料中。再熱裂紋常出現(xiàn)在粗晶區(qū)中，并沿粗大奧氏體晶粒邊界擴展。2022/11/2227（3）再熱裂紋再熱裂紋是2022/11/23282.3.2氣孔

氣體的存在是形成氣孔的先決條件，形成氣孔有兩大類：來自外部的溶解度有限的氣體（H、N等）和熔池“內(nèi)生”的冶金反應(yīng)產(chǎn)物（CO、H2O等）。氣孔有氫氣孔、一氧化碳?xì)饪缀偷獨饪住?022/11/22282.3.2氣孔氣體的存2022/11/2329焊縫氣孔形成的條件氣孔的形成主要取決于氣泡的浮出速度（Ve）與焊縫凝固速度（R）的對比關(guān)系。小于將形成“內(nèi)氣孔”；等于則形成外表可見的“外氣孔”。2022/11/2229焊縫氣孔形成的條件小于將形成“內(nèi)氣孔2022/11/2330（1）氫氣孔

高溫時，氫在液體中的溶解度很大，大量的氫溶入焊縫熔池中，而焊縫熔池在熱源離開后快速冷卻，氫的溶解度急速下降，析出氫氣，產(chǎn)生氫氣孔。2022/11/2230（1）氫氣孔高溫時，氫在2022/11/2331(2)CO氣孔當(dāng)熔池氧化嚴(yán)重時，熔池存在較多的FeO，在熔池溫度下降時，將發(fā)生如下反應(yīng)：CO2+Fe=FeO+COFeO+C=Fe+CO↑

此時，若熔池已開始結(jié)晶，則CO將來不及逸出，便產(chǎn)生CO氣孔。熔池氧化愈嚴(yán)重，含碳量愈高，越易產(chǎn)生CO氣孔。2022/11/2231(2)CO氣孔2022/11/23322.3.3夾渣

焊后殘留在焊縫中的熔渣稱為夾渣，主要是指非金屬的熔渣、焊劑、氧化物和金屬鎢、銅等。多呈不規(guī)則形狀，主要發(fā)生在坡口邊緣和每層焊道之間非圓滑過渡的部位。2022/11/22322.3.3夾渣焊后殘留2022/11/23332.3.4未熔合和未焊透

未熔合主要是指焊縫金屬和母材之間或焊道之間未完全熔化結(jié)合在一起。未焊透是指焊接接頭根部未完全熔透的現(xiàn)象。2022/11/22332.3.4未熔合和未焊透2022/11/23342.3.5形狀缺陷及其它缺陷咬邊焊瘤燒穿和下塌錯邊和角變形2022/11/22342.3.5形狀缺陷及其它缺陷咬邊2022/11/23352.4型材中的缺陷2.4.1鋼管中的缺陷不同型號的鋼管加工方法不同，形成的缺陷也不同：小口徑無縫鋼管常見的缺陷有分層、夾渣、重皮和裂紋。大口徑厚壁管常見的缺陷有折疊、重皮、白點和裂紋。大口徑薄壁管和小口徑有縫管常見的缺陷有氣孔、夾渣、未焊透和裂紋2022/11/22352.4型材中的缺陷2.4.1鋼管2022/11/23362.4.2鋼棒中的缺陷常見的缺陷有裂紋、折疊、縮孔、夾渣等。2.4.3鋼軌中的缺陷通常新制鋼軌中的缺陷是軋制縮孔。

2022/11/22362.4.2鋼棒中的缺陷2022/11/23372.5鋁材和銅材中的缺陷及其產(chǎn)生的原因2.5.1鋁合金分類美國鋁協(xié)會鋁合金命名法

1000系（純鋁）

2000系（Al－Cu）

3000系（Al－Mn）

4000系（Al－Si）

5000系（Al－Mg）

6000系（Al－Mg－Si）

7000系（Al－Zn－Mg）

8000系（其它系列）2022/11/22372.5鋁材和銅材中的缺陷及其產(chǎn)生的2022/11/23382.5.2鋁合金中的缺陷鋁合金焊接時最常出現(xiàn)的缺陷是裂紋和氣孔，還有燒穿等現(xiàn)象。2022/11/22382.5.2鋁合金中的缺陷2022/11/23392.5.3銅材中的缺陷

銅的導(dǎo)熱性能很高，不易焊透；銅在液態(tài)時能大量溶解氫，易形成氣孔；氧化亞銅和銅生成低熔點共晶，呈網(wǎng)狀分布在晶界上易引起裂紋。2022/11/22392.5.3銅材中的缺陷2022/11/23402.6膠接結(jié)構(gòu)中的缺陷

膠接是一種新型的連接工藝，它是通過表面粘合方法將同質(zhì)或異質(zhì)物體連接起來的工藝。膠接又稱為膠粘、粘合、粘接。目前，在機械、電子、交通運輸、建筑、航空、航天等工業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用。膠接結(jié)構(gòu)中最常見的缺陷是氣孔和脫粘。2022/11/22402.6膠接結(jié)構(gòu)中的缺陷2022/11/23412.7復(fù)合材料中的缺陷

復(fù)合材料的缺陷與金屬材料完全不同，通常要求檢查的缺陷主要有氣孔含量和內(nèi)部材料的分離。2022/11/22412.7復(fù)合材料中的缺陷2022/11/23422.8在役產(chǎn)品維修檢驗中常見的缺陷2.8.1疲勞裂紋工件上產(chǎn)生了疲勞源，在多次交變應(yīng)力的作用下，使工件上所產(chǎn)生的裂紋。包括接觸性疲勞裂紋、熱應(yīng)力疲勞裂紋和腐蝕性疲勞裂紋。2022/11/22422.8在役產(chǎn)品維修檢驗中常見的缺陷2022/11/23432.8.2應(yīng)力腐蝕裂紋金屬材料在特定的腐蝕環(huán)境下受拉應(yīng)力作用時所產(chǎn)生的延遲開裂現(xiàn)象，稱為“應(yīng)力腐蝕開裂”。應(yīng)力腐蝕開裂屬于環(huán)境敏感斷裂范疇。但并非任何環(huán)境都會產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕開裂，一定的金屬材料只在某一特定的腐蝕環(huán)境中才會產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕開裂，而拉伸應(yīng)力的存在是應(yīng)力腐蝕開裂的先決條件。焊接殘余拉應(yīng)力有極為重要的影響。2022/11/22432.8.2應(yīng)力腐蝕裂紋2022/11/23442.8.3鋼的冷脆性斷裂

當(dāng)溫度低于某一溫度Tk時，材料將轉(zhuǎn)變?yōu)榇嘈誀顟B(tài)，其沖擊值明顯下降，這種現(xiàn)象稱為冷脆。Tk為脆性轉(zhuǎn)變溫度。2.8.4金屬的高溫蠕變與高溫蠕變斷裂

金屬在長時間恒溫、恒應(yīng)力作用下，即使應(yīng)力小于屈服強度，也會緩慢地產(chǎn)生塑性變形的現(xiàn)象，稱為蠕變。由于蠕變導(dǎo)致材料的斷裂稱為蠕變斷裂。蠕變斷裂主要是沿晶斷裂。2022/11/22442.8.3鋼的冷脆性斷裂2022/11/2345第二章材料加工常見缺陷及其產(chǎn)生原因

材料可能在冷熱加工中會出現(xiàn)缺陷，也可能在服役過程中由于疲勞、應(yīng)力、腐蝕、蠕變或操作不當(dāng)而出現(xiàn)各種缺陷。無損檢測人員作為工業(yè)診斷學(xué)的診斷者，必須在檢驗前掌握這些情況，才能選擇適當(dāng)?shù)臋z驗方法，定性和定量地檢驗出缺陷，并根據(jù)結(jié)果進(jìn)行分析和準(zhǔn)確地判斷。2022/11/221第二章材料加工常見缺陷及其產(chǎn)生原因2022/11/23462.1鑄件中的缺陷及其產(chǎn)生的原因

將熔化的液態(tài)金屬澆入鑄型的工藝稱為鑄造，由鑄造得到的毛坯或直接得到零件，稱為鑄件。鑄造一般分為砂型鑄造和特種鑄造。砂型鑄造中的鑄型主要原料是砂子，又分為手工砂型鑄造和機械砂型鑄造；特種鑄造指不同于砂型鑄造的其他鑄造方法的統(tǒng)稱，包括金屬型鑄造，壓力鑄造，離心鑄造，熔膜鑄造、低壓鑄造。以鑄鋼件為例，鑄造過程中常見的、作為無損檢測對象的缺陷，主要有氣孔、縮孔、夾砂、夾渣、裂紋、冷裂紋、冷隔和泥芯撐未熔。2022/11/2222.1鑄件中的缺陷及其產(chǎn)生的原因2022/11/23472.1.1氣孔

氣孔是鋼液中的氣體沒有浮上來而殘留在鋼中，或者是鑄型和型芯產(chǎn)生的氣體浸入到鋼的溶液中形成的。直徑在0.2-0.3mm的稱為針孔，大于此直徑的稱為氣孔。鑄件中的氣孔可分為：侵入氣孔、析出氣孔、反應(yīng)氣孔。

侵入氣孔主要是砂型和型芯中的氣體侵入金屬液中而形成的氣孔。

析出氣孔氣體在液態(tài)合金中的溶解度較固態(tài)大得多，且隨溫度升高而加大。凝固過程中氣體析出產(chǎn)生氣孔。

反應(yīng)氣孔是液態(tài)金屬與鑄型材料、芯撐、冷鐵或熔渣之間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生氣體而形成的。

Fe3O4+4C=3Fe+4CO↑

產(chǎn)生的CO氣體常在冷鐵、芯撐附近形成氣孔2022/11/2232.1.1氣孔氣孔是鋼液2022/11/23482.1.2夾砂

夾砂主要是由于鑄件表面的砂粒和高溫熔液接觸，型砂內(nèi)的水分被氣化，形成一定的壓力，使砂型表面破裂，沙礫剝離后混入鋼中所形成的。另外，澆鑄速度過快時，會造成金屬熔液對鑄型的沖擊加劇，產(chǎn)生沖砂。它們都是由于砂子滲入鑄件內(nèi)部而產(chǎn)生的缺陷，因此夾砂也稱為沖砂。夾砂多數(shù)是分散存在的。夾砂比氣孔略有棱角，但超聲波探傷時和氣孔反射近似，反射波相對比較弱。2022/11/2242.1.2夾砂夾砂主要是2022/11/23492.1.3縮孔和縮松

縮孔是在凝固過程中熔液供給不足時產(chǎn)生的，如果形成細(xì)小而分散的孔則成為縮松。超聲波探傷和縮松方向一致的可能性較多，其缺陷反射波相對比較分散，其優(yōu)點是能準(zhǔn)確確定縮孔的埋藏深度。因此，多數(shù)情況是射線和超聲波兩種方法共同使用時效果最佳。2022/11/2252.1.3縮孔和縮松縮孔2022/11/23502.1.4夾渣

當(dāng)澆口形狀設(shè)計不當(dāng)，在鋼液中混入熔渣后又隨鋼水注入鑄型中，熔渣沒有完全浮上來，便會形成夾渣。2022/11/2262.1.4夾渣當(dāng)澆口形狀2022/11/23512.1.5鑄造裂紋

當(dāng)鑄件的各個部分冷卻速度不同時，就會產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，當(dāng)此內(nèi)應(yīng)力超過該溫度下的強度極限時，便會造成鑄件的撕裂而形成裂紋。裂紋是鑄件缺陷中最需要引起注意的。鑄件裂紋分為熱裂紋和冷裂紋。熱裂紋是在鑄件凝固末期，接近固相線的高溫（1300℃）下形成的。熱裂紋形成于表面，斷口由于受空氣和氣體的氧化作用呈深藍(lán)黃色或黑藍(lán)色。冷裂紋是較低溫度下（260℃），由于收縮應(yīng)力和組織應(yīng)力的綜合作用，鑄件的內(nèi)應(yīng)力超過合金的強度極限而產(chǎn)生的。2022/11/2272.1.5鑄造裂紋當(dāng)鑄件2022/11/23522.1.6鑄件中的其它缺陷1）冷隔冷隔是在同一鑄件中一次澆鑄或兩次澆鑄時由于溫度偏低，金屬液體沒有充分熔合在一起，其邊界帶有氧化層的隔層。其性質(zhì)和裂紋相似。2）型芯撐未熔合和內(nèi)冷鐵未熔合這種缺陷是殘留在鑄件內(nèi)的型芯撐未完全熔化或為增加凝固速度而放入的內(nèi)冷鐵未完全熔化所致。2022/11/2282.1.6鑄件中的其它缺陷1）冷隔2022/11/23532.2鍛件中的缺陷及其產(chǎn)生的原因

各類鋼和大多數(shù)有色金屬及其合金都有一定的塑性，因此它們均可在熱態(tài)和冷態(tài)下進(jìn)行壓力加工，包括自由鍛、模型鍛、快速鍛和擠壓鍛等。鍛件中常見的缺陷有殘余縮孔、縮管和縮松、非金屬夾雜物、鍛造裂紋、粗晶、白點等，其中裂紋、白點和殘余縮孔是不允許存在的缺陷。2022/11/2292.2鍛件中的缺陷及其產(chǎn)生的原因2022/11/23542.2.1殘余縮孔、縮管和縮松

當(dāng)液體金屬注入鋼錠膜后，如果在其凝固和體積收縮過程中不能及時地補充鋼水，則容易在鋼錠最后凝固的冒口部位形成喇叭口狀的縮孔，如果縮孔較長則稱為縮管。鋼錠在鍛造過程中只能改變縮孔的體積和形狀，并不能將其消除，這樣就構(gòu)成了殘余縮孔和縮管。鍛件中的縮松形成機理和縮孔基本相同。2022/11/22102.2.1殘余縮孔、縮管和縮松2022/11/23552.2.2夾雜物

鍛件中的夾雜物是鍛件中最常見的缺陷，按夾雜物來源劃分，可將夾雜物分為內(nèi)在夾雜物和外來夾雜物。

1）內(nèi)在夾雜物只有非金屬夾雜物，這類缺陷比較微小，多呈密集狀態(tài)分散在鋼錠中心偏析線上。這些缺陷對材料力學(xué)性能的影響與無缺陷部分沒有明顯差別，但它使材料的延伸率下降，作彎曲實驗時有時會出現(xiàn)開裂。

2022/11/22112.2.2夾雜物鍛件中2022/11/23562）外來夾雜物

外來夾雜物是指從煉鋼爐和鋼水包上面掉下來的耐火侵蝕生成物、爐渣和異金屬混入等，包括非金屬夾雜物和異金屬夾雜物。這種缺陷大一些的叫夾渣，較容易被超聲波發(fā)現(xiàn)。2022/11/22122）外來夾雜物外來夾雜物2022/11/23572.2.3鍛造裂紋

鍛造溫度不適當(dāng)、加熱溫度不均勻、加熱和冷卻速度不適當(dāng)以及壓力加工用力不當(dāng)都可能會引起局部破裂而形成裂紋。裂紋會明顯的降低鍛件的機械強度，在許多重要的零部件中不允許有裂紋，因此，避免和防止這些裂紋也是無損檢驗工作者的任務(wù)。超聲波對于鍛件內(nèi)部的裂紋都比較敏感，表面和表層出現(xiàn)的小裂紋，可以用磁粉探傷和滲透探傷檢查出來。2022/11/22132.2.3鍛造裂紋鍛造2022/11/23581）殘余縮孔在鍛造時擴大引起的裂紋2）由皮下氣泡引起的裂紋3）由柱狀晶粗大引起的裂紋，多見于高合金鋼中4）軸芯晶間裂紋引起的鍛造裂紋5）非金屬及雜物引起的裂紋，常見的是硫化物引起的熱脆6）鍛造加熱不當(dāng)引起的裂紋，包括熱應(yīng)力裂紋和過熱導(dǎo)致的鍛造破裂7）鍛造變形不當(dāng)引起的裂紋，最常見的是變形速度過大時，鋼的塑性不足以承受變形的壓力引起脆性斷裂8）終鍛溫度過低引起的裂紋9）鍛后冷卻不當(dāng)引起的裂紋2022/11/22141）殘余縮孔在鍛造時擴大引起的裂紋2022/11/23592.2.4白點1)白點的特征和產(chǎn)生的原因白點在縱向斷口上呈銀白色圓形或橢圓形的斑點，直徑從零點幾到十幾個毫米。鋼中的氫，在鍛造產(chǎn)生的殘余變形應(yīng)力、相變應(yīng)力和熱應(yīng)力的綜合作用下，氫的局部壓力上升，不能被塑性介質(zhì)的變形所抵消時，便產(chǎn)生了白點。不是所有的鋼都能產(chǎn)生白點，白點首先在Cr、Ni鋼中發(fā)現(xiàn)，不產(chǎn)生白點的鋼有：鐵素體鋼、奧氏體鋼和萊氏體鋼。2022/11/22152.2.4白點1)白點的特征和產(chǎn)生的2022/11/23602）防止白點的措施

煉鋼和澆鑄階段盡量減少鋼中的含氫量

鑄錠后和鍛后的擴氫處理，利用氫在不同溫度下有不同的擴散系數(shù)的特點。2022/11/22162）防止白點的措施煉鋼和澆鑄階段2022/11/23612.3焊縫中的缺陷及其產(chǎn)生的原因

焊縫中的缺陷是由于冶金反應(yīng)和焊接技術(shù)兩種原因產(chǎn)生的。常見的缺陷主要有：(1)焊瘤（overlap）；(２)夾渣（slaginclusion）；(３)裂紋（crack）；(４)氣孔（gaspore）；(５)咬邊（undercut）；(６)未焊透（incompletepenetration）2022/11/22172.3焊縫中的缺陷及其產(chǎn)生的原因2022/11/23622.3.1裂紋

焊接裂紋具有尖銳的缺口和長寬比大的特征，是焊接結(jié)構(gòu)中最危險的缺陷。按裂紋產(chǎn)生的溫度范圍可分為：熱裂紋、冷裂紋、再熱裂紋。2022/11/22182.3.1裂紋焊接裂紋2022/11/2363（１）熱裂紋在固相線附近的高溫區(qū)形成的裂紋稱為熱裂紋。熱裂紋主要發(fā)生在晶界處，由于其形成溫度較高，在與空氣接觸的開口部位表面有強烈的氧化特征，呈藍(lán)色或天藍(lán)色。熱裂紋又可分為結(jié)晶裂紋、液化裂紋和高溫失塑裂紋三種。2022/11/2219（１）熱裂紋在固相線附近的高2022/11/2364

結(jié)晶裂紋是在金屬凝固后期沿晶間開裂的裂紋，這是高強度鋼中常出現(xiàn)的一種裂紋。它是由于金屬已經(jīng)凝固的部位在晶界上產(chǎn)生偏析，析出的部分是膠片狀的薄片，金屬凝固時，它還沒有凝固。當(dāng)金屬凝固后開始收縮時，偏析部位沒有強度而出現(xiàn)了凝固裂紋。因為它是焊縫金屬凝固是產(chǎn)生的，所以也叫做凝固裂紋。結(jié)晶裂紋一般發(fā)生在焊縫中。2022/11/2220結(jié)晶裂紋是在金屬凝固后期2022/11/2365

液化裂紋是指熱影響區(qū)母材金屬中的低熔點雜質(zhì)被熔融時出現(xiàn)的薄膜狀晶界，凝固時受拉伸應(yīng)力作用而產(chǎn)生的裂紋。焊縫中典型的易形成的低熔點共晶是Fe和FeS，其熔點為988℃，很容易產(chǎn)生液化裂紋。2022/11/2221液化裂紋是指熱影響區(qū)母材2022/11/2366

高溫失塑裂紋是在低于固相線的溫度下，在焊縫金屬凝固后的冷卻過程中形成的一種熱裂紋。它發(fā)生在距離熔合線更遠(yuǎn)一點的部位。2022/11/2222高溫失塑裂紋是在低于固相2022/11/2367（2）冷裂紋

焊接接頭冷卻到Ms點以下時形成的裂紋稱為冷裂紋。它的主要特點是表面光亮、無氧化特征。常見的冷裂紋可分為氫致裂紋、淬火裂紋和層狀撕裂。2022/11/2223（2）冷裂紋焊接接頭冷卻2022/11/2368氫致裂紋高溫時焊縫金屬中的氫，擴散至焊接缺陷處形成大量氫分子，凝固時急冷變成過飽和狀態(tài)，造成非常大的局部壓力，使接頭脆化。存在較大的拉應(yīng)力時，裂紋形成并在應(yīng)力誘導(dǎo)下擴展。因氫的擴散需要時間，所以冷裂紋在焊后需延遲一段時間才出現(xiàn)，也叫延遲裂紋。在檢測這種缺陷時，必須在24小時后進(jìn)行。2022/11/2224氫致裂紋2022/11/2369淬火裂紋在焊接含碳量高、淬硬傾向大的鋼材時出現(xiàn)的裂紋。這種裂紋與氫無關(guān)，開裂與擴展均沿奧氏體晶界進(jìn)行。2022/11/2225淬火裂紋2022/11/2370層狀撕裂母材金屬中存在平行于軋制方向的呈帶狀或鏈狀分布的非金屬夾雜物帶，使鋼材在厚度方向上的強度與形變能力急劇降低，在焊接接頭中受到垂直于雜質(zhì)方向的高應(yīng)力，形成沿夾雜物萌生并擴展的撕裂現(xiàn)象。

層狀撕裂的特征是具有階梯形貌，一般發(fā)生在熱影響區(qū)或靠近熱影響區(qū)的母材中，并且在厚板有較大的拘束應(yīng)力引起沿厚度方向比較大的收縮應(yīng)力時產(chǎn)生。2022/11/2226層狀撕裂2022/11/2371（3）再熱裂紋

再熱裂紋是指焊后對焊接接頭再次加熱（焊后熱處理或高溫服役）時所產(chǎn)生的開裂現(xiàn)象。再熱裂紋多發(fā)生在含Cr、Mo、V的低合金結(jié)構(gòu)鋼，含Nb的奧氏體不銹鋼以及析出硬化顯著的Ni基耐熱合金材料中。再熱裂紋常出現(xiàn)在粗晶區(qū)中，并沿粗大奧氏體晶粒邊界擴展。2022/11/2227（3）再熱裂紋再熱裂紋是2022/11/23722.3.2氣孔

氣體的存在是形成氣孔的先決條件，形成氣孔有兩大類：來自外部的溶解度有限的氣體（H、N等）和熔池“內(nèi)生”的冶金反應(yīng)產(chǎn)物（CO、H2O等）。氣孔有氫氣孔、一氧化碳?xì)饪缀偷獨饪住?022/11/22282.3.2氣孔氣體的存2022/11/2373焊縫氣孔形成的條件氣孔的形成主要取決于氣泡的浮出速度（Ve）與焊縫凝固速度（R）的對比關(guān)系。小于將形成“內(nèi)氣孔”；等于則形成外表可見的“外氣孔”。2022/11/2229焊縫氣孔形成的條件小于將形成“內(nèi)氣孔2022/11/2374（1）氫氣孔

高溫時，氫在液體中的溶解度很大，大量的氫溶入焊縫熔池中，而焊縫熔池在熱源離開后快速冷卻，氫的溶解度急速下降，析出氫氣，產(chǎn)生氫氣孔。2022/11/2230（1）氫氣孔高溫時，氫在2022/11/2375(2)CO氣孔當(dāng)熔池氧化嚴(yán)重時，熔池存在較多的FeO，在熔池溫度下降時，將發(fā)生如下反應(yīng)：CO2+Fe=FeO+COFeO+C=Fe+CO↑

此時，若熔池已開始結(jié)晶，則CO將來不及逸出，便產(chǎn)生CO氣孔。熔池氧化愈嚴(yán)重，含碳量愈高，越易產(chǎn)生CO氣孔。2022/11/2231(2)CO氣孔2022/11/23762.3.3夾渣

焊后殘留在焊縫中的熔渣稱為夾渣，主要是指非金屬的熔渣、焊劑、氧化物和金屬鎢、銅等。多呈不規(guī)則形狀，主要發(fā)生在坡口邊緣和每層焊道之間非圓滑過渡的部位。2022/11/22322.3.3夾渣焊后殘留2022/11/23772.3.4未熔合和未焊透

未熔合主要是指焊縫金屬和母材之間或焊道之間未完全熔化結(jié)合在一起。未焊透是指焊接接頭根部未完全熔透的現(xiàn)象。2022/11/22332.3.4未熔合和未焊透2022/11/23782.3.5形狀缺陷及其它缺陷咬邊焊瘤燒穿和下塌錯邊和角變形2022/11/22342.3.5形狀缺陷及其它缺陷咬邊2022/11/23792.4型材中的缺陷2.4.1鋼管中的缺陷不同型號的鋼管加工方法不同，形成的缺陷也不同：小口徑無縫鋼管常見的缺陷有分層、夾渣、重皮和裂紋。