鑄態金屬常見的(de)組(zu)織(zhi)缺陷有縮(suo)孔、疏松、偏析、內裂紋、氣(qi)泡和白點等(deng)。
1. 縮孔(kong)
金屬(shu)(shu)(shu)在(zai)(zai)(zai)冷(leng)凝(ning)過程中由于體(ti)(ti)(ti)積的(de)(de)(de)收縮而在(zai)(zai)(zai)鑄(zhu)錠或(huo)鑄(zhu)件(jian)心部形成管(guan)狀(或(huo)喇叭狀)或(huo)分(fen)散的(de)(de)(de)孔(kong)洞,稱為縮孔(kong)。縮孔(kong)的(de)(de)(de)相對體(ti)(ti)(ti)積與(yu)與(yu)液(ye)態金屬(shu)(shu)(shu)的(de)(de)(de)溫度(du)、冷(leng)卻(que)條件(jian)以(yi)及鑄(zhu)件(jian)的(de)(de)(de)大小(xiao)等有關。液(ye)態金屬(shu)(shu)(shu)的(de)(de)(de)溫度(du)越高,則液(ye)體(ti)(ti)(ti)與(yu)固體(ti)(ti)(ti)之間的(de)(de)(de)體(ti)(ti)(ti)積差越大,而縮孔(kong)的(de)(de)(de)體(ti)(ti)(ti)積也(ye)越大。向(xiang)薄壁鑄(zhu)型(xing)中澆注金屬(shu)(shu)(shu)時,型(xing)壁越薄、則受熱越快,液(ye)態金屬(shu)(shu)(shu)越不易冷(leng)卻(que),在(zai)(zai)(zai)剛(gang)澆完鑄(zhu)型(xing)時,液(ye)態金屬(shu)(shu)(shu)的(de)(de)(de)體(ti)(ti)(ti)積也(ye)越大,金屬(shu)(shu)(shu)冷(leng)凝(ning)后的(de)(de)(de)縮孔(kong)也(ye)就越大。
2. 疏松
在(zai)急速冷卻的(de)(de)條件下澆注金(jin)(jin)屬,可避免(mian)在(zai)鑄錠(ding)上(shang)部形成集中(zhong)縮(suo)孔,但此(ci)(ci)時液體金(jin)(jin)屬與固態金(jin)(jin)屬之間的(de)(de)體積(ji)差仍(reng)保(bao)持一定的(de)(de)數值,雖然(ran)在(zai)表面上(shang)似乎已經消除了(le)大的(de)(de)縮(suo)孔,可是有(you)許多細小(xiao)縮(suo)孔即疏松,分布在(zai)金(jin)(jin)屬的(de)(de)整個體積(ji)中(zhong)。 鋼材在(zai)鍛(duan)造和軋(ya)制過程中(zhong),疏松情況(kuang)可得到很大程度的(de)(de)改善(shan),但若由于原(yuan)鋼錠(ding)的(de)(de)疏松較(jiao)為嚴重(zhong)、壓(ya)縮(suo)比(bi)不(bu)足等原(yuan)因,則(ze)在(zai)熱加工后較(jiao)嚴重(zhong)的(de)(de)疏松仍(reng)會(hui)存在(zai)。此(ci)(ci)外,當原(yuan)鋼錠(ding)中(zhong)存在(zai)著較(jiao)多的(de)(de)氣泡,而在(zai)熱軋(ya)過程中(zhong)焊(han)合(he)不(bu)良,或沸騰鋼中(zhong)的(de)(de)氣泡分布不(bu)良,以致(zhi)影響焊(han)合(he),亦(yi)可能形成疏松。
疏松(song)的(de)存(cun)在(zai)具(ju)有較大的(de)危害性,主(zhu)要有以(yi)下(xia)幾(ji)種:
a. 在(zai)鑄件中,由于疏松(song)(song)的(de)存(cun)在(zai),顯著降低其(qi)力學(xue)性能,可能使(shi)其(qi)在(zai)使(shi)用(yong)過程中成為疲勞源(yuan)而發(fa)生斷裂。在(zai)用(yong)作液體容器或管道的(de)鑄件中,有(you)時(shi)會存(cun)在(zai)基本上相互連接(jie)的(de)疏松(song)(song),以致不(bu)能通過水壓試驗,或在(zai)使(shi)用(yong)過程中發(fa)生滲漏現象;
b. 鋼(gang)材(cai)(cai)中(zhong)如存(cun)在疏松(song),亦會(hui)降低(di)其力(li)學性能(neng),但因在熱加工過程中(zhong)一般能(neng)減少(shao)或消除(chu)疏松(song),故疏松(song)對鋼(gang)材(cai)(cai)性能(neng)的影(ying)響比(bi)鑄件的小;
c. 金屬中(zhong)存在較嚴(yan)重的疏松,對機械(xie)加工后的表(biao)面粗糙(cao)度有一定的影(ying)響。
3. 偏析(xi)
金屬(shu)在(zai)(zai)冷(leng)凝(ning)(ning)(ning)過(guo)(guo)程(cheng)中(zhong),由(you)于(yu)某些因素的(de)(de)(de)影響而(er)形成(cheng)(cheng)(cheng)的(de)(de)(de)化學成(cheng)(cheng)(cheng)分(fen)(fen)(fen)不均勻(yun)現象稱為(wei)偏(pian)(pian)(pian)(pian)析(xi)(xi)(xi)。偏(pian)(pian)(pian)(pian)析(xi)(xi)(xi)分(fen)(fen)(fen)為(wei)晶(jing)(jing)(jing)內(nei)偏(pian)(pian)(pian)(pian)析(xi)(xi)(xi)、晶(jing)(jing)(jing)間(jian)(jian)偏(pian)(pian)(pian)(pian)析(xi)(xi)(xi)、區域偏(pian)(pian)(pian)(pian)析(xi)(xi)(xi)、比重(zhong)偏(pian)(pian)(pian)(pian)析(xi)(xi)(xi)。 由(you)于(yu)擴(kuo)散(san)不足(zu),在(zai)(zai)凝(ning)(ning)(ning)固(gu)(gu)后的(de)(de)(de)金屬(shu)中(zhong),便存在(zai)(zai)晶(jing)(jing)(jing)體(ti)(ti)(ti)(ti)范(fan)(fan)圍(wei)內(nei)的(de)(de)(de)成(cheng)(cheng)(cheng)分(fen)(fen)(fen)不均勻(yun)現象,即(ji)晶(jing)(jing)(jing)內(nei)偏(pian)(pian)(pian)(pian)析(xi)(xi)(xi)。基于(yu)同一(yi)(yi)(yi)原因,在(zai)(zai)固(gu)(gu)溶(rong)(rong)體(ti)(ti)(ti)(ti)金屬(shu)中(zhong),后凝(ning)(ning)(ning)固(gu)(gu)的(de)(de)(de)晶(jing)(jing)(jing)體(ti)(ti)(ti)(ti)與先凝(ning)(ning)(ning)固(gu)(gu)的(de)(de)(de)晶(jing)(jing)(jing)體(ti)(ti)(ti)(ti)成(cheng)(cheng)(cheng)分(fen)(fen)(fen)也(ye)會不同,即(ji)晶(jing)(jing)(jing)間(jian)(jian)偏(pian)(pian)(pian)(pian)析(xi)(xi)(xi)。碳化物(wu)偏(pian)(pian)(pian)(pian)析(xi)(xi)(xi)是一(yi)(yi)(yi)種(zhong)晶(jing)(jing)(jing)間(jian)(jian)偏(pian)(pian)(pian)(pian)析(xi)(xi)(xi)。 在(zai)(zai)澆(jiao)注鑄(zhu)(zhu)鍵(或(huo)鑄(zhu)(zhu)件)時(shi),由(you)于(yu)通過(guo)(guo)鑄(zhu)(zhu)型壁強(qiang)烈(lie)的(de)(de)(de)定(ding)向散(san)熱,在(zai)(zai)進行著(zhu)凝(ning)(ning)(ning)固(gu)(gu)的(de)(de)(de)合金內(nei)便形成(cheng)(cheng)(cheng)一(yi)(yi)(yi)個較大(da)的(de)(de)(de)溫差(cha)。結果(guo)就必然導致外層區域富(fu)集(ji)(ji)高熔點(dian)(dian)組(zu)元,而(er)心部則(ze)富(fu)集(ji)(ji)低(di)熔點(dian)(dian)組(zu)元,同時(shi)也(ye)富(fu)集(ji)(ji)著(zhu)凝(ning)(ning)(ning)固(gu)(gu)時(shi)析(xi)(xi)(xi)出的(de)(de)(de)非金屬(shu)雜質和氣體(ti)(ti)(ti)(ti)等。這(zhe)種(zhong)偏(pian)(pian)(pian)(pian)析(xi)(xi)(xi)稱為(wei)區域偏(pian)(pian)(pian)(pian)析(xi)(xi)(xi)。 在(zai)(zai)金屬(shu)冷(leng)凝(ning)(ning)(ning)過(guo)(guo)程(cheng)中(zhong),如果(guo)析(xi)(xi)(xi)出的(de)(de)(de)晶(jing)(jing)(jing)體(ti)(ti)(ti)(ti)與余下(xia)的(de)(de)(de)溶(rong)(rong)液兩(liang)者密度(du)不同時(shi),這(zhe)些晶(jing)(jing)(jing)體(ti)(ti)(ti)(ti)便傾向于(yu)在(zai)(zai)溶(rong)(rong)液中(zhong)下(xia)沉或(huo)上浮,所形成(cheng)(cheng)(cheng)的(de)(de)(de)化學成(cheng)(cheng)(cheng)分(fen)(fen)(fen)不均勻(yun)現象,稱為(wei)比重(zhong)偏(pian)(pian)(pian)(pian)析(xi)(xi)(xi)。晶(jing)(jing)(jing)體(ti)(ti)(ti)(ti)與余下(xia)的(de)(de)(de)溶(rong)(rong)液之間(jian)(jian)的(de)(de)(de)密度(du)差(cha)越大(da),比重(zhong)偏(pian)(pian)(pian)(pian)析(xi)(xi)(xi)越大(da)。這(zhe)種(zhong)密度(du)差(cha)取(qu)決于(yu)金屬(shu)組(zu)元的(de)(de)(de)密度(du)差(cha),以及晶(jing)(jing)(jing)體(ti)(ti)(ti)(ti)與溶(rong)(rong)液之間(jian)(jian)的(de)(de)(de)成(cheng)(cheng)(cheng)分(fen)(fen)(fen)差(cha)。如果(guo)冷(leng)卻越緩慢,隨著(zhu)溫度(du)降低(di)初生(sheng)晶(jing)(jing)(jing)體(ti)(ti)(ti)(ti)數量的(de)(de)(de)增加越緩慢,則(ze)晶(jing)(jing)(jing)體(ti)(ti)(ti)(ti)在(zai)(zai)溶(rong)(rong)液中(zhong)能自(zi)由(you)浮沉的(de)(de)(de)溫度(du)范(fan)(fan)圍(wei)越大(da),因而(er)比重(zhong)偏(pian)(pian)(pian)(pian)析(xi)(xi)(xi)也(ye)越強(qiang)烈(lie)。
4. 氣泡
金(jin)(jin)屬(shu)在熔融狀態(tai)時能溶解大量的氣體(ti),在冷(leng)凝(ning)過程中(zhong)因溶解度隨(sui)溫度的降低而(er)急(ji)劇減小,致(zhi)使氣體(ti)從液(ye)態(tai)金(jin)(jin)屬(shu)中(zhong)釋(shi)放(fang)出來。若此時金(jin)(jin)屬(shu)已完全凝(ning)固,則剩(sheng)下的氣體(ti)不易(yi)逸出,有一(yi)部分就包(bao)容(rong)在還處于塑性狀態(tai)的金(jin)(jin)屬(shu)中(zhong),于是形(xing)成氣孔,則稱其為氣泡。
氣(qi)泡的有害影響表(biao)現如下:
a. 氣泡減少(shao)金屬鑄件(jian)的有效截面,由于其缺口效應,大大降低了(le)材(cai)料的強度(du);
b. 當鑄錠(ding)表面存在著(zhu)氣泡時,在熱鍛(duan)加熱時可能被氧化,在隨后的鍛(duan)壓過(guo)程中不能焊合而形成細紋或裂(lie)縫;
c. 在沸騰鋼及某些(xie)合金中(zhong),由于氣泡(pao)的存在還可能(neng)產(chan)生偏析導致裂縫。
5. 白點
在經侵蝕后的(de)橫向截面上,呈現較多短小的(de)不連續的(de)發(fa)絲(si)狀(zhuang)裂縫;而在縱向斷面上會發(fa)現表面光(guang)滑、銀(yin)白(bai)色(se)的(de)圓形或橢圓形的(de)斑點,這(zhe)種缺陷稱為白(bai)點。
白點最(zui)容(rong)易產(chan)生(sheng)在鎳、鉻、錳作為合金元素的合金結構鋼(gang)及(ji)(ji)低合金工具鋼(gang)中。 奧氏(shi)(shi)體不(bu)銹鋼(gang)及(ji)(ji)萊氏(shi)(shi)體鋼(gang)中,從(cong)未(wei)發現(xian)過白點;鑄鋼(gang)中也(ye)可(ke)能發現(xian)白點,但極為罕(han)見;焊接工件的熔焊金屬中偶(ou)爾也(ye)會(hui)產(chan)生(sheng)白點。
白(bai)(bai)點的(de)(de)產(chan)生(sheng)與鋼(gang)材的(de)(de)尺寸也有(you)(you)一(yi)(yi)定的(de)(de)關系,橫截面的(de)(de)直徑或(huo)厚度小(xiao)于30mm的(de)(de)鋼(gang)材不易產(chan)生(sheng)白(bai)(bai)點。 通常具(ju)有(you)(you)白(bai)(bai)點的(de)(de)鋼(gang)材縱(zong)向(xiang)抗拉強度與彈性(xing)極(ji)限降(jiang)低并不多(duo)(duo),但伸長(chang)率則顯著(zhu)降(jiang)低,尤其是斷(duan)面收縮率與沖擊(ji)韌(ren)性(xing)降(jiang)低得更多(duo)(duo),有(you)(you)時可能接近(jin)于零(ling)。且這種(zhong)鋼(gang)材的(de)(de)橫向(xiang)力(li)學性(xing)能比(bi)縱(zong)向(xiang)力(li)學性(xing)能降(jiang)低得多(duo)(duo)。因此具(ju)有(you)(you)白(bai)(bai)點的(de)(de)鋼(gang)材一(yi)(yi)般不能使用(yong)。

