钢的缺陷金相组织一、概述二、金相试样的制备——直径或边长大于25mm，小于或等于400mm的钢棒或钢坯，检验面为通过直径的界面的一半（由试样中心到边缘）（图2）——直径或边长小于或等于25mm的圆棒，检验面通过直径的整个界面，其长度应保证得到约200mm2的检验面积（图3）如果观察材料的变形程度，晶粒拉长的程度和带状组织等，应平行于轧制方向上截取纵向试样。而观察氧化脱碳和表面渗碳处理的组织，则磨面应该在横截面上。2、磨样试样截取之后先粗磨，一般用砂轮磨平，注意用水冷却，防止温度过高组织发生变化。细磨是为了消除粗磨时留下的磨痕，为抛光工序作准备。抛光的目的是为了消除试样细磨留下的细磨痕，获得光亮无痕的镜面。3、试样磨面的侵蚀除观察试样中的缺面（裂纹、气孔等）和非金属夹杂物的数量、大小、形状和分布外，一般都要用化学、物理等方法进行组织显示才能观察。一般利用化学侵蚀，它是通过化学或化学作用显示金属的组织。纯金属及单相金属的侵蚀是一个化学溶解过程，由于晶界上原子排列的规律性差，具有较高的自由能，所以晶界处较易侵蚀呈凹陷。若侵蚀较浅，由于垂直光线在晶界上的反射作用，在显微镜下可显示出纯金属或固溶体的多面体晶粒。若侵蚀较深，则在显微镜下可显示出明暗不一的晶粒，这是由于晶粒的位向不同，溶解度亦有差异，侵蚀后的显微平面和原子平面的角度不同，在垂直光线作用下，反射光线方向各异，显示明暗不一。三、显微组织缺陷观察2、带状碳化物在钢的凝固过程中，由于成分偏析，使含有较高碳和合金元素的钢内出现共晶碳化物，它在热加工过程中随着变形、延伸呈带状分布，称为带状碳化物，或称碳化物不均匀性。碳化物不均匀性除受化学成分影响外，还与钢的冶炼方法，浇注温度，钢锭的几何形状，钢锭的大小，钢锭的冷却速度以及成材时的变形程度有关。高速钢、铬轴承钢、高鉻钢等钢种，出现带状碳化物的几率比较多。（如图5，GCr15钢的带状组织；图6，Cr12MoV钢的带状碳化物）带状碳化物使工件脆性增大，加工成模具易产生崩刃、断裂，在热处理过程中，带状碳化物外的贫碳区域，容易造成加热时的过热。此外带状碳化物使工件在淬火时产生较大的变形，还可能导致淬火裂纹。反复锻造，可以改变碳化物不均匀性的程度。3、网状碳化物网状碳化物实际上亦是碳化物不均匀的另一种形式。在含碳量不大于0.77%的碳工具钢，合金工具钢，鉻轴承钢等钢种，在热加工冷却过程中，碳化物沿晶界呈网状析出，故称为网状碳化物。形成网状碳化物的原因是由于钢材在热轧或退火过程中，因加热温度过高，保温时间太长，造成奥氏体晶粒的粗大，并在缓慢冷却过程中，碳化物沿晶界析出，形成网状分布的碳化物。同样，在热加工的终止温度较高，在随后的缓冷过程中亦形成网状碳化物。网状碳化物的存在，将使钢的机械性能显著降低，尤其是冲击韧性下降，脆性增大，做成的工模具易在使用过程中崩刃或开裂。析验网状碳化物时，试样应经淬火、回火处理并深侵蚀，腐蚀过轻、过重均不能正确反应网状组织。大家有疑问的，可以询问和交流4、碳化物的液析某些高合金工具钢，在凝固过程中，由于碳和合金元素的偏析，从液态中析出碳化物，这种碳化物在往后一般加工过程中不被消除，它的链状，块状，或条状沿钢的轧制方向存在。形成碳化物液析原因是由于熔炼时钢液过热，浇注温度偏高，钢锭冷却缓慢等因素造成。在GCr15、CrWMn、CrMn钢中，容易产生碳化物液析。碳化物液析存在，切割了金属基体，使钢的脆性增大。在热处理时容易产生淬火裂纹，并使工件在使用过程中由于碳化物的剥落而成为磨粒磨损或形成疲劳破坏的发源地，故其存在有较大的危险性。防止及减轻方法：采用合理的定型设计，适当降低浇注温度并加快冷却速度，对已产生的碳化物液析，可进行高温均热或扩散退火的办法进行补救。如GCr15细钢锭可先于1230℃加热，然后再进行开坯轧制。5.非金属夹杂物非金属夹杂物就是指存在于钢中的金属或非金属化合物，在钢铁材料中一般都含有非金属夹杂物。钢中非金属夹杂物的来源通常可以分为两类，一类是外来的非金属夹杂物，指在冶炼、浇注过程中的炉渣及耐火材料浸入剥落后进入钢液中形成的。另一类是内在的非金属夹杂物，即在冶炼及浇注过程中物理化学反应的生成物，如氧化物、硅酸盐、硫化物等。通常存在于钢中的非金属夹杂物大致有这样几种：1、氧化物：常见的有Al2O3、Cr2O3等。用Al脱氧时易产生高硬度的Al2O3脆性夹杂，在热加工时它不易变形，总是沿着加工压延方向呈多角形颗粒排列成条状分布。2、硫化物：硫化物夹杂具有塑性，在钢材中呈条状形态。3、硅酸盐：钢中的硅酸盐夹杂的成分比较复杂。硅酸盐夹杂物经过热加工后一般沿着变形方向延伸，外形粗糙，不光滑。4、氮化物：常见的有TiN、Ti（NC）等，它在钢中多呈一定规则的几