鋼材質(zhì)量檢驗(yàn)鋼的宏觀檢驗(yàn)2021年4月一、鋼錠（鑄坯）的組織及其宏觀缺陷二、低倍制樣三、酸浸及硫印試驗(yàn)四、塔形發(fā)紋試驗(yàn)五、其他低倍試驗(yàn)——宏觀金相目錄一、鋼錠（鑄坯）的組織及其宏觀缺陷1.1鋼坯分類

鋼在冶煉后，少數(shù)直接澆鑄為鑄鋼外，絕大部分都要先鑄成鋼錠（鋼坯）。模鑄→鋼錠連鑄→連鑄坯一、鋼錠（鑄坯）的組織及其宏觀缺陷1.2鋼錠宏觀缺陷

1）鎮(zhèn)靜鋼★宏觀組織：

表面細(xì)晶區(qū) 柱狀晶區(qū) 中心等軸晶區(qū)★鋼錠宏觀缺陷：

錠形偏析一般點(diǎn)狀偏析 中心疏松 一般疏松 縮孔 皮下氣泡 內(nèi)部氣泡

一、鋼錠（鑄坯）的組織及其宏觀缺陷

2）沸騰鋼 ★宏觀組織：

堅(jiān)殼帶 蜂窩氣泡帶 中心堅(jiān)固帶 二次氣泡帶 錠心帶

一、鋼錠（鑄坯）的組織及其宏觀缺陷1.3連鑄坯宏觀缺陷★宏觀組織：

表面細(xì)晶區(qū) 柱狀晶區(qū)（發(fā)達(dá)） 中心等軸晶區(qū)★連鑄坯宏觀缺陷：

中心裂紋 中間裂紋 角部裂紋 縮孔 中心偏析 中心疏松

皮下氣泡 非金屬夾雜物

二、低倍制樣

低倍檢驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)《GB/T226-2015鋼的低倍組織及缺陷酸蝕檢驗(yàn)法》

三、酸浸及硫印試驗(yàn)

3.1采用標(biāo)準(zhǔn)低倍檢驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)《GB/T226-2015鋼的低倍組織及缺陷酸蝕檢驗(yàn)法》《GB/T4236-2016鋼的硫印檢驗(yàn)方法》低倍檢驗(yàn)評(píng)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)《YB/T153-2015優(yōu)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼連鑄坯低倍組織缺陷評(píng)級(jí)圖》針對(duì)方坯、矩形坯、圓坯酸浸試樣缺陷評(píng)級(jí)《YB/T4002-2013連鑄鋼方坯低倍組織缺陷評(píng)級(jí)圖》針對(duì)連鑄方坯酸浸試樣缺陷評(píng)級(jí)《YB/T4003-2016連鑄鋼板坯低倍組織缺陷評(píng)級(jí)圖》針對(duì)連鑄板坯酸浸及硫印試樣缺陷評(píng)級(jí)《GB/T1979-2001結(jié)構(gòu)鋼低倍組織缺陷評(píng)級(jí)圖》針對(duì)鑄鍛件、成品酸浸試樣缺陷評(píng)級(jí)……三、酸浸及硫印試驗(yàn)

3.2酸浸試驗(yàn)方法

1）熱酸浸蝕試驗(yàn)法

根據(jù)鋼種不同采取不同的腐蝕液浸蝕： 腐蝕液：常用鋼種采用鹽酸水溶液（1:1）；奧氏體型采用鹽酸硝酸水溶液（10:1:10）；特殊鋼 種采用鹽酸硫酸水溶液（38:12:50）。 腐蝕溫度：60~80℃。 腐蝕時(shí)間：5~30min以清晰顯示出低倍宏觀組織為準(zhǔn)。

優(yōu)點(diǎn)：溫度控制后腐蝕效果穩(wěn)定，常作為仲裁試驗(yàn)采取方法。缺點(diǎn)：酸霧對(duì)環(huán)境影響大，設(shè)備投資大。

2）冷酸浸蝕試驗(yàn)法

腐蝕液：見右表，最常用碳鋼采取10%~40%硝酸水溶液。

常用方法：擦蝕（時(shí)間快，勞動(dòng)環(huán)境差）浸蝕（時(shí)間慢）

腐蝕時(shí)間：以清晰顯示出低倍宏觀組織為準(zhǔn)。

優(yōu)點(diǎn)：操作簡單，設(shè)備投資小。

缺點(diǎn)：對(duì)制樣要求較高，容易產(chǎn)生腐蝕安全事故。 3）電解酸蝕法

很少使用三、酸浸及硫印試驗(yàn)

3.2酸浸方試驗(yàn)方法 試驗(yàn)步驟

試樣表面清洗（酒精、丙醛等有機(jī)溶劑擦凈試樣表面油污）→腐蝕（根據(jù)不同腐蝕方法及鋼中進(jìn)行）→浸沒或沖洗（將腐蝕好的試樣表面用熱水或熱堿水浸沒或沖洗）→吹干→評(píng)級(jí)

影響腐蝕效果的因素

鋼種、腐蝕劑成分、腐蝕溫度、腐蝕時(shí)間、檢驗(yàn)面粗糙度、檢驗(yàn)面缺陷大小三、酸浸及硫印試驗(yàn)

3.3硫印試驗(yàn)

試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)：

《GB/T4236-2016鋼的硫印檢驗(yàn)方法》

硫印試驗(yàn)通常作為酸浸試驗(yàn)的補(bǔ)充，輔助判定鑄坯上存在的偏析、非金屬夾雜物、針孔狀氣孔等肉眼難以分辨的缺陷。三、酸浸及硫印試驗(yàn)

3.3硫印試驗(yàn)

試驗(yàn)原理：

通過檢驗(yàn)硫分布間接分析試驗(yàn)面某些缺陷分布的方法。

硫在鋼中多以MnS和FeS的形式存在，則在硫印試驗(yàn)中會(huì)發(fā)生如下反應(yīng)：

與稀硫酸發(fā)生反應(yīng)：MnS+H2SO4=MnSO4+H2S↑FeS+H2SO4=FeSO4+H2S↑

生成的H2S氣體與硫印相紙上的AgBr發(fā)生反應(yīng)并在相紙上留下痕跡：

H2S+2AgBr=Ag2S↓+2HBr

試驗(yàn)步驟：

1）用有機(jī)溶劑（酒精、丙醛）將試驗(yàn)面清潔并干燥備用； 2）根據(jù)所試驗(yàn)鋼種配置適宜濃度的稀硫酸，剪裁適量大小相紙，將相紙浸入稀硫酸中使其充分潤濕； 3）將濕潤的相紙覆蓋于試驗(yàn)面上，小心趕出氣泡，保持相紙與試驗(yàn)面緊貼1~3min； 4）取下相紙，在清水中沖洗3~5min，再將相紙放入定影液中定影15min后取出干燥。

三、酸浸及硫印試驗(yàn)

3.4低倍試驗(yàn)評(píng)級(jí)

1）連鑄方坯：YB/T4002-2013。內(nèi)部組織常見缺陷主要有：縮孔、中心偏析、中心疏松、中心裂紋、中間裂紋、角部裂紋、皮下氣孔、非金屬夾雜物等。

★縮孔

形貌特征：在酸蝕試樣的中心部位呈現(xiàn)不規(guī)則的空洞。

產(chǎn)生原因：鋼液凝固時(shí)柱狀晶發(fā)達(dá)及局部柱狀晶“搭橋”， 中心最后凝固部分集中收縮而得不到鋼液補(bǔ)充形成。

評(píng)定原則：根據(jù)據(jù)空洞的大小評(píng)定?！镏行钠?/p>

形貌特征：在酸蝕試樣的中心部位呈現(xiàn)腐蝕較深的暗斑， 有時(shí)在暗斑周圍有灰白色帶及疏松。

產(chǎn)生原因：鋼液在凝固過程中，由于選分結(jié)晶的影響及 連鑄坯中心部位冷卻較慢，造成心部的成分偏析。

評(píng)定原則：根據(jù)暗斑的大小和顏色的深淺程度評(píng)定。

★中心疏松

形貌特征：在酸蝕試樣上集中在中心部位的空隙和暗點(diǎn)。

產(chǎn)生原因：鋼液凝固時(shí)體積收縮而沒有足夠的鋼液補(bǔ)充 及最后凝固時(shí)氣體析集和雜質(zhì)集聚。 評(píng)定原則：根據(jù)試樣中心部位的暗點(diǎn)和空隙數(shù)量、大小 及密集程度評(píng)定。三、酸浸及硫印試驗(yàn)

3.4低倍試驗(yàn)評(píng)級(jí)

★角部裂紋 形貌特征：在酸蝕試樣的角部，距表面有一定深度 并與表面垂直或與對(duì)角線平行，嚴(yán)重時(shí)裂紋向內(nèi) 部擴(kuò)展。

產(chǎn)生原因：鋼液在結(jié)晶器內(nèi)、外冷卻強(qiáng)度不當(dāng)及冷 卻不均，造成連鑄坯角部受的應(yīng)力超過鋼的強(qiáng)度。

評(píng)定原則：根據(jù)裂紋距表面的距離、寬度、長度和 數(shù)量而評(píng)定?！镏行牧鸭y

形貌特征：在酸蝕試樣的中心部位出現(xiàn)的裂紋。

產(chǎn)生原因：連鑄坯凝固末期因心部鋼液凝固收縮產(chǎn) 生應(yīng)力，或連鑄坯鼓肚，二冷不當(dāng)，鋼液過熱度 高。氣體含量高也能引起連鑄坯中心裂紋。

評(píng)定原則：根據(jù)裂紋的寬度、長度和數(shù)量評(píng)定。

★中間裂紋

形貌特征：在酸蝕試樣上裂紋在柱狀晶區(qū)內(nèi)出現(xiàn)，并沿柱狀晶擴(kuò)展，弧形連鑄的連鑄坯中間裂紋垂直 于鑄坯表面。

產(chǎn)生原因：連鑄坯由于冷卻不均，出二冷區(qū)后表面溫度回升產(chǎn)生熱應(yīng)力，在拉坯和矯直時(shí)連鑄坯受的 機(jī)械應(yīng)力過大。柱狀晶發(fā)達(dá)也助長裂紋的發(fā)生。

評(píng)定原則：根據(jù)裂紋的寬度、長度和數(shù)量評(píng)定。三、酸浸及硫印試驗(yàn)

3.4低倍試驗(yàn)評(píng)級(jí)

★皮下氣泡 形貌特征：在酸蝕試樣的皮下沿柱狀晶生長方向，呈分散或呈簇分布的細(xì)長裂縫或橢圓形氣孔。

產(chǎn)生原因：鋼液脫氧不良及二次氧化，氣體含量高，加入鋼液的原材料或澆注系統(tǒng)不干燥。

評(píng)定原則：根據(jù)氣泡距表面的距離、大小和數(shù)量評(píng)定?！锓墙饘賷A雜

形貌特征：非金屬夾雜腐蝕剝落后在酸蝕試樣上呈不同形狀或不同顏色的空隙或空洞，并成群分布。

產(chǎn)生原因：冶煉時(shí)脫氧產(chǎn)物、二次氧化產(chǎn)物等在結(jié)晶器內(nèi)聚集未能上浮所致。

評(píng)定原則：根據(jù)夾雜物的數(shù)量、大小及密集程度評(píng)定。三、酸浸及硫印試驗(yàn)

3.4低倍試驗(yàn)評(píng)級(jí)

2）連鑄板坯：

評(píng)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)YB/T4003-2016。

與連鑄方坯不同的缺陷：中心偏析（A、B、C三類）、三角區(qū)裂紋、針孔狀氣孔、蜂窩狀氣孔、Al203夾雜物、硅酸鹽夾雜物等，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了采用酸浸和硫印兩種試驗(yàn)及評(píng)級(jí)方式。三、酸浸及硫印試驗(yàn)3.4低倍試驗(yàn)評(píng)級(jí)

3）模鑄坯、鍛件、鋼材成品

評(píng)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)GB/T1979-2001。內(nèi)部組織缺陷：一般疏松、中心疏松、中心偏析、錠形偏析、一般斑點(diǎn)狀偏析、邊緣斑點(diǎn)狀偏析、皮下氣泡、內(nèi)部氣泡、殘余縮孔、翻皮、鋼中白點(diǎn)、軸心晶間裂縫、非金屬夾雜、異金屬夾雜等缺陷。四、塔形發(fā)紋試驗(yàn)檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)

《GB/T15711-2018鋼中非金屬夾雜物的檢驗(yàn)塔形發(fā)紋酸浸法》 《GB/T10121-2008鋼材塔形發(fā)紋磁粉檢驗(yàn)方法》 發(fā)紋原因及檢驗(yàn)?zāi)康?/p>

塔形發(fā)紋試驗(yàn)是用酸蝕或磁粉的方法檢驗(yàn)鋼中的發(fā)紋缺陷。

發(fā)紋是鋼中夾雜物、氣孔等在熱加工過程中沿加工方向變形延伸排列形成的線狀缺陷。發(fā)紋不是白點(diǎn)的發(fā)裂，也不是裂紋，發(fā)紋一般分布在偏析區(qū)，消除發(fā)紋的根本途徑是提高鋼水的純凈度。

鋼中的發(fā)紋容易造成應(yīng)力集中，顯著降低疲勞強(qiáng)度；塔形發(fā)紋試驗(yàn)宏觀上能夠反映長軸類零件材料內(nèi)部夾雜物的情況，以及從表面到心部的分布變化，也能在縱向上反映疏松偏析的程度；對(duì)于制造重要機(jī)件的鋼材均要求進(jìn)行發(fā)紋檢驗(yàn)。試樣制備四、塔形發(fā)紋試驗(yàn)試樣腐蝕及發(fā)紋顯示

按GB/T226相關(guān)規(guī)定腐蝕（與鑄坯低倍一致）顯示發(fā)紋，注意控制腐蝕的程度，腐蝕過深則影響發(fā)紋顯示效果。發(fā)紋的檢驗(yàn)結(jié)果評(píng)定用肉眼或10倍以下放大鏡檢驗(yàn)。

發(fā)紋識(shí)別：一般是在檢驗(yàn)面上呈窄而深的縫（不見底），注意與偏析線和疏松條帶區(qū)加以區(qū)別。結(jié)果評(píng)定：GB/T15711規(guī)定發(fā)紋的起算長度以2mm起算。檢驗(yàn)結(jié)果需報(bào)出每個(gè)階梯上的發(fā)紋條數(shù)及發(fā)紋總長度，由此匯總出每個(gè)試樣上的發(fā)紋條數(shù)和總長度，并記錄每個(gè)試樣上發(fā)紋最大長度。

五、其他低倍檢驗(yàn)——宏觀金相按照工藝分析、用戶實(shí)際需要及產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)要求需要進(jìn)行的宏觀金相檢驗(yàn)也屬于低倍檢驗(yàn)范疇。1.鑄坯表面酸洗

檢驗(yàn)鑄坯表面缺陷情況（主要觀察裂紋類缺陷），為煉鋼工藝優(yōu)化及軋鋼成品分析提供依據(jù)。

2.成品鋼材表面酸洗

檢驗(yàn)成品表面缺陷情況(重點(diǎn)關(guān)注裂紋、折疊類氧化皮易遮蓋的缺陷)，為軋鋼工藝優(yōu)化及成品失效分析提供依據(jù)。五、其他低倍檢驗(yàn)——宏觀金相

3.標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定必須進(jìn)行的宏觀檢驗(yàn)

3.1GB/T1499.2-2018規(guī)定必須對(duì)熱軋帶肋鋼筋進(jìn)行宏觀檢驗(yàn)，以確認(rèn)其是否有閉環(huán)的穿水層。

3.2

NB/T47014-2011中規(guī)定某些焊接方式的焊接工藝評(píng)定必須進(jìn)行焊縫宏觀金相檢驗(yàn)以評(píng)定焊縫內(nèi)缺陷程度。五、其他低倍檢驗(yàn)——宏觀金相

4.斷口宏觀檢驗(yàn)斷口檢驗(yàn)是宏觀檢驗(yàn)中常用的一種方法，通過斷口檢驗(yàn)，可以發(fā)現(xiàn)鋼本身的冶煉缺陷和熱加工、熱處理缺陷等制造工藝中存在的問題，它是反映產(chǎn)品質(zhì)量極為重要的手段之一。標(biāo)準(zhǔn)《GB/T1814-1979鋼材斷口檢驗(yàn)方法》（現(xiàn)行）《GB/T2971-1982碳素鋼和低合金鋼斷口檢驗(yàn)方法》（作廢）斷口