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袁士春MYG的金相图册赏析

1、这支钢管是朋友委托分析的,没说明详细的工艺过程。推测主要加工过程为:连铸热轧圆管坯、热穿孔、酸洗润滑、冷拔、退火、矫直等。一批钢管仅有几支出现外壁局部横裂,开口较大的横裂呈锯齿形,横裂处表面附有铜金属(图1)。在横裂处取纵向金相样,裂纹大多与拉拔方向呈45度角分布,裂纹内有铜金属及氧化铁,附近有分布在晶界上黄色的铜金属(图2~4),铜金属仅分布在横裂处表层。显微组织为铁素体+珠光体,有魏氏组织。根据裂纹形状、分布及检验结果,可以排除管坯及热穿孔因素,但无法确定铜金属的来源,一批钢管中仅有几支出现这种缺陷,应是钢管加工过程中某种偶然因素引起的。



2、轴承钢管内壁异金属

GCr15轴承钢管,主要加工过程为:连铸热轧圆管坯、热穿孔、球化退火、酸洗润滑、冷拔、退火、矫直等。加工轴承外套圈,车沟道时发现异常(图1)。在缺陷处取纵向金相样,发现钢管基体嵌有异金属,钢管基体与异金属是分离的,该异金属不受硝酸乙醇溶液侵蚀(图2),抛光面高倍观察有凹凸感,用微分干涉观察,可见粗大的铸态枝晶偏析(图3~4),由此可认为异金属是一种合金元素含量较高的材料。根据轴承钢管的加工过程、异金属的嵌入程度及异金属的组织结构,认定是热穿孔时顶头碎裂所致。


3、GCr15轴承早期失效

送检发生严重剥落的轴承内套一件(图1)、滚子若干(图2)。
经金相检验,轴承内套存在较严重的淬火过热组织--马氏体粗大、碳化物稀疏(图3),未磨加工处存在较深的脱碳层--板条状马氏体(图4)。滚子未发现热处理缺陷。
由此认定轴承早期失效与轴承内套淬火过热有关。


4、轴承钢冷拉直条内部横裂

用GCr15连铸轴承钢冷拉直条车制水泵轴半成品时,沟道处发生断裂,断口上有从心部向外的放射形条纹(图1左),试样纵剖后发现内部存在横向裂纹(图1右)。
在纵剖面上作金相检验,球化组织正常,但心部存在十分严重的碳的正偏析区(图2),碳偏析区内有粗大、完整的网状渗碳体及块状渗碳体(图3)。
由此认定:该连铸轴承钢的质量低劣,心部十分严重的碳偏析是导致冷拉时内部出现横裂的原因


5、GCr15球化过热

经球化退火的GCr15直条,在冷拉时表面出现横裂并导致断裂。金相试样侵蚀后目视可见表面周边呈深灰色,有粗晶现象(图1)。显微镜观察发现试样表面为粗片状珠光体层,深约0.50mm,粗片状珠光体层内有冷拉过程中产生的裂纹(图2~3)。粗片状珠光体层内无“铁素体增多、碳化物减少”现象(图2~5)。试样基体的球化组织为6级。
试样存在球化过热现象,而表层过热尤为严重,因表层粗片状珠光体的塑韧性差,引起冷拉时表面横裂并导致断裂。


6、碎裂的TiN

在检验GCr15钢丝的碳化物不均匀性时,看到破碎的、呈链状分布的TiN。


7、GCr15魏氏组织及网状渗碳体

热锻1000倍


淬回火200X

热锻500X


8、锻造内裂

20CrMnMo锻件探伤不合格,作高低倍检验发现内裂。
这两张照片在同一纵向磨面上拍摄,有严重的铸态组织保留现象,内部裂纹与变形流线或平行(图1-50X)、或交错(图2-50X),由此认定锻造加热不足或变形不当是引起内裂的主因


9、锻造内裂

合结钢锻件内裂,纵向高倍检验发现内部裂纹处的晶粒和组织有冷作变形现象,由此认为锻造温度过低是引起这种内裂的原因。
最典型的是左图中三片叠在一起的铁素体,这说明变形温度已处于Ar3与Ar1之间(奥氏体+铁素体的两相区)了。

100X

500X


10、20G钢管/滑移线

在20G钢管水冷壁弯曲横向开裂处附近看到的滑移现象,那些直的线条就是滑移线。
照片是在钢管外壁表层拍的,下面的2张是在DIC下拍摄的。

袁士春1.jpg

11、40Cr锻件,经过正火后发现纵裂,裂缝打开后发现是石状断口


12、一层层梯田一层层绿    GCr15锻件/片状珠光体/加绿滤镜/1000X


13、从37Mn5钢管的某一个磨面上得到的,/P+F/约30X。像旋涡?湍急的水流?


14、在严重的硅酸盐夹杂物附近得到此图 似一苦思冥想者      约500X


15、50CrVA螺丝刀开裂

“十”字螺丝刀,原料为50CrVA冷拉六角型钢,淬回火后发现开裂。淬回火组织正常。
根据照片所示裂纹形状,你也能大致确定产生开裂的原因。


16、Gcr15的碳化物液析


17、看到JB-T 1255-2014照片版的评级图后,我认为退火组织5级图属于退火欠热组织。

与1级图相比,5级图的球和片较粗大,分布较稀疏。
但5级图仍存在聚集的小球,片为带有棱角的条状,这属于欠热未溶的片,而不是从奥氏体中析出的片。
此外,5级图中还有长宽比小于3的、似片似球的不完全球化颗粒。
基于上述理由,我认为5级图属于退火欠热组织,为什么与1级图有差异,是由于1级图退火前的组织较细小、5级图退火前的组织较粗大而引起的。

你们觉得是什么呢?欢迎大家留言讨论。

比较一下4级图和5级图球的大小,也可看出5级图为欠热。

再看看其它标准中的过热组织。

近期遇到2个案例,都是按图索骥,把1级评为5级,如果按5级去调整工艺(降低温度或缩短时间),其结果可想而知!


18、再来一张石状断口
图1石状断口,其实在锻件上已发生了纵裂,但当时没发现,后续正火时裂缝内产生氧化脱碳,晶粒的棱边已变得圆滑。
这一个石状断口,在我见过的石状断口中,是最“漂亮”的,晶粒的棱边完整清晰。这也是40Cr锻件,用的原料是锻圆,打成一个类似塔形试样的部件,最粗的一节没有经过变形,锻后发生了纵裂,其他经过变形的几节都完好。所以这最粗的一节相当于用锻造温度来进行正火处理,产生了严重的过热现象。金相分析发现晶粒异常粗大,开裂为沿晶开裂,有沿晶界分布的二次裂纹,断口上无脱碳层。
断口上无脱碳层,有氧化色,说明是纵裂是在冷却过程中发生的。


19、 白点断口

白点的认定

在标准图谱或书籍上的白点,不管是低倍或断口,都是很典型的,在工作中,我很少碰到类似的白点,特别是断口。在白点严重时,超探可以对白点定性,所谓“此起彼伏”的波形。双方的探伤人员如不能达成共识,缺陷的认定仍得由金相分析来决定。由探伤定位,在缺陷严重处取样,一般是先做横向低倍,如发现了内裂,再做纵向断口。但如果内裂数量少,分布杂乱,做断口时往往敲不到,要反复做,工作量很大,碰到这种情况,可用做纵向低倍来认定是否白点。当纵向低倍上的裂纹能同时满足两个条件:1、方向与加工流线相同;2、长度与横向低倍相近。就可认定是白点裂纹,反之就不是。
下面一个例子,就是用纵向低倍的方法否定了白点。35CrMo锻件,车内孔时发现裂纹。

内孔裂纹

纵向低倍

上图局部放大,可以看到裂纹方向与加工流向不一样

有人问白点为什么是白的?

白点为什么是白的?能从断口上看到白斑的,都是沿晶断裂,其他是解理或韧窝,反光能力不同引起的。



20、GCr15喷油嘴偶件加热不足

GCr15喷油嘴偶件硬度偏低,检验发现试样大多存在加热不足现象,主要为未溶碳化物数量较多及出现屈氏体。
其中一件试样还有未溶铁素体+碳化物微区,见下图,这件试样的硬度为HRC54.0~56.5。

袁士春.webp.jpg

本文作者袁士春老师

 从事金相工作40余年

文章仅代表作者观点,欢迎大家参与讨论

       再次感谢袁老师的无私分享!!

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