锻造可以利用对金属坯料施加压力,使其产生塑形变形,改变其机械性能。通过锻造可消除金属的疏松。孔洞,使锻件的机械性能得以提高。
锻件的低倍组织缺陷主要包括裂纹、折叠、缩孔、气孔、偏析、疏松、白点、非金属夹杂等。
裂纹:钢材裂纹有轴心晶间裂纹(显示蜘蛛网状)和发纹两种。发纹是钢中夹杂和气孔等缺陷在加工时延伸而成,表现为沿钢材加工方向类似于头发丝般细细的裂纹。
白点:由于对氢控制不当造成的钢材内部微裂纹,浸蚀后可见到直的、弯曲的或锯齿形的细长的裂纹,在纵向截面上,白点显示为圆形或椭圆形的银白色斑点。
缩孔:钢锭在切冒口时,切头量过小,钢中仍会存在残余缩孔。一般在钢材横断面的轴心区域,显示不规则的皱褶、缝隙或空洞,周围聚集严重的疏松、偏析或夹杂。疏松:钢材不致密性的表现,是钢中最常见的低倍组织缺陷。按缺陷在材料横截面上的分布状况,可以分为中心疏松和一般疏松。
偏析:钢中化学成分分布不均匀现象。按偏析区形状和分布有三类:方框形偏析、中心偏析、点状偏析。
夹杂:分为金属夹杂、非金属夹杂和翻皮三类。金属夹杂显示出边界清晰,与基体金属颜色明显不同的异性金属块;非金属夹杂表现为一定深度又不规则的小空洞或与基体颜色不同的小颗粒,分布无一定规则;翻皮则显示为亮白色或暗色的无规则的细长带内部或周围常有非金属夹杂和气孔。
锻件的低倍组织缺陷的检验分析方法常用酸蚀法(包括热酸蚀、冷酸蚀及电解浸蚀法)、断口试验方法及印痕法。仲裁时以热酸蚀法为准。热酸蚀法对一般结构钢、工具钢和不锈钢、耐热钢锻件等均可采用。酸蚀液主要采用容积比为1:1的工业盐酸水溶液,酸蚀温度在60~80℃范围内,侵蚀时间因钢种不同,可控制在5~20min范围内。
热酸蚀法除可显示锻件中的宏观组织缺陷,也可显示锻件中流线的分布、晶粒大小及分布等。
冷酸蚀法有浸蚀和擦蚀两种方法。较大的零件或构件,可用擦蚀法,较小的零件宜采用浸蚀法,尤其适合于已加工好的零件。
对整体或表面硬度较高的零件,热酸蚀易开裂而产生新的缺陷,渗碳淬火或表面淬火后的零件一般也采用冷酸蚀法检验。
电解酸蚀法以体积分数为15%-30%的工业盐酸水溶液为电解液,在室温下进行断口试验方法可以检查结构钢、不锈钢锻件中的白点、层状组织、内裂纹等缺陷,以及弹簧钢锻件中的石墨碳及各钢种的过热、过烧等缺陷。对于铝、铜、镁等合金的晶粒度是否细致均匀、是否有氧化膜、氧化物夹杂等缺陷也可用断口法检验分析。
印痕法主要检验硫、磷有害元素在钢材或零件截面上的分布情况。
硫印法是将用2%-5%的硫酸水溶液浸泡过的溴化银相纸的药膜面仔细地贴在试样表面,使相纸与试样表面紧密接触,覆盖时间约3min,使试剂与钢中含硫成分在相纸上发生化学反应,生成棕色硫化银沉淀:将相纸取下,定影、漂洗、上光即可获得硫印照片。相纸上出现的褐色斑点,即为硫化物聚集处,可显示试样中含硫量的高低和硫化物的分布。
磷印法用于显示磷的偏析,可采用铜离子沉淀法、硫代硫酸钠法等。
硫代硫酸钠法是采用含有焦亚硫酸钾的饱和硫代硫酸钠溶液对试样进行浸蚀,然后将经浸过盐酸溶液的相纸贴于试样表面,使其发生化学反应,在相纸上显示出彩色斑痕相纸上较深的褐色斑痕处即为含磷低的区域,颜色较浅或白色区域即为磷偏析处。