鑄態金屬常見(jian)的組織缺陷有縮(suo)孔、疏松、偏析(xi)、內裂紋、氣泡和白點等。 


 1. 縮孔(kong) 


  金(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)在(zai)冷(leng)凝過(guo)程中由于體積(ji)(ji)的(de)(de)(de)收縮(suo)(suo)而在(zai)鑄(zhu)錠或(huo)鑄(zhu)件心部(bu)形成(cheng)管狀(zhuang)(或(huo)喇叭狀(zhuang))或(huo)分散的(de)(de)(de)孔洞,稱為(wei)縮(suo)(suo)孔。縮(suo)(suo)孔的(de)(de)(de)相(xiang)對體積(ji)(ji)與與液(ye)(ye)態(tai)金(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)的(de)(de)(de)溫(wen)度(du)、冷(leng)卻條件以及(ji)鑄(zhu)件的(de)(de)(de)大(da)小(xiao)等有關。液(ye)(ye)態(tai)金(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)的(de)(de)(de)溫(wen)度(du)越(yue)高,則液(ye)(ye)體與固體之間的(de)(de)(de)體積(ji)(ji)差越(yue)大(da),而縮(suo)(suo)孔的(de)(de)(de)體積(ji)(ji)也(ye)越(yue)大(da)。向薄壁鑄(zhu)型中澆注金(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)時,型壁越(yue)薄、則受(shou)熱越(yue)快,液(ye)(ye)態(tai)金(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)越(yue)不易冷(leng)卻,在(zai)剛(gang)澆完(wan)鑄(zhu)型時,液(ye)(ye)態(tai)金(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)的(de)(de)(de)體積(ji)(ji)也(ye)越(yue)大(da),金(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)冷(leng)凝后的(de)(de)(de)縮(suo)(suo)孔也(ye)就越(yue)大(da)。 

 

 2. 疏松 


 在(zai)(zai)急速冷卻的(de)(de)(de)條件下澆(jiao)注金(jin)屬(shu),可避(bi)免在(zai)(zai)鑄錠上部形(xing)成集中(zhong)縮(suo)孔(kong),但(dan)此(ci)時液體金(jin)屬(shu)與固(gu)態金(jin)屬(shu)之(zhi)間的(de)(de)(de)體積(ji)差仍保持(chi)一定的(de)(de)(de)數(shu)值,雖然在(zai)(zai)表面上似乎已經消(xiao)除了大的(de)(de)(de)縮(suo)孔(kong),可是有許多細小縮(suo)孔(kong)即疏松(song),分布在(zai)(zai)金(jin)屬(shu)的(de)(de)(de)整個體積(ji)中(zhong)。 鋼(gang)材在(zai)(zai)鍛造和軋制過程(cheng)中(zhong),疏松(song)情況可得到很大程(cheng)度的(de)(de)(de)改善,但(dan)若由于原鋼(gang)錠的(de)(de)(de)疏松(song)較(jiao)(jiao)為嚴重、壓縮(suo)比不(bu)足等(deng)原因,則(ze)在(zai)(zai)熱加(jia)工后較(jiao)(jiao)嚴重的(de)(de)(de)疏松(song)仍會存(cun)在(zai)(zai)。此(ci)外(wai),當原鋼(gang)錠中(zhong)存(cun)在(zai)(zai)著(zhu)較(jiao)(jiao)多的(de)(de)(de)氣泡,而(er)在(zai)(zai)熱軋過程(cheng)中(zhong)焊(han)合不(bu)良,或沸騰鋼(gang)中(zhong)的(de)(de)(de)氣泡分布不(bu)良,以致影響焊(han)合,亦(yi)可能形(xing)成疏松(song)。 


   疏松的存在(zai)具有較大的危(wei)害(hai)性(xing),主要有以下幾種: 

   

  a. 在鑄件中,由于疏(shu)松的(de)(de)存在,顯著降低其力(li)學(xue)性能(neng),可(ke)能(neng)使(shi)其在使(shi)用過程中成為疲勞源(yuan)而發生(sheng)斷裂。在用作液體容(rong)器或管道的(de)(de)鑄件中,有時會存在基(ji)本上相互連接(jie)的(de)(de)疏(shu)松,以致不能(neng)通過水壓試驗(yan),或在使(shi)用過程中發生(sheng)滲漏現象; 


  b. 鋼材中如存在(zai)(zai)疏(shu)松,亦(yi)會(hui)降低其力學(xue)性能,但因在(zai)(zai)熱(re)加工過程中一般能減(jian)少(shao)或消除疏(shu)松,故疏(shu)松對鋼材性能的(de)影響(xiang)比鑄件(jian)的(de)小(xiao); 


  c. 金屬中存(cun)在較(jiao)嚴(yan)重的疏松,對機(ji)械(xie)加工后的表面粗糙度有(you)一(yi)定的影響。


 3. 偏析 


  金屬在(zai)冷凝(ning)(ning)過(guo)(guo)程(cheng)中,由(you)(you)于(yu)(yu)(yu)某些因素(su)的(de)(de)影響而(er)形(xing)成(cheng)(cheng)(cheng)的(de)(de)化(hua)學(xue)成(cheng)(cheng)(cheng)分(fen)不(bu)均(jun)勻(yun)現(xian)象稱為偏(pian)(pian)(pian)析(xi)(xi)(xi)(xi)。偏(pian)(pian)(pian)析(xi)(xi)(xi)(xi)分(fen)為晶(jing)(jing)(jing)內(nei)偏(pian)(pian)(pian)析(xi)(xi)(xi)(xi)、晶(jing)(jing)(jing)間偏(pian)(pian)(pian)析(xi)(xi)(xi)(xi)、區域(yu)偏(pian)(pian)(pian)析(xi)(xi)(xi)(xi)、比重(zhong)(zhong)偏(pian)(pian)(pian)析(xi)(xi)(xi)(xi)。 由(you)(you)于(yu)(yu)(yu)擴散(san)不(bu)足,在(zai)凝(ning)(ning)固(gu)后的(de)(de)金屬中,便存(cun)在(zai)晶(jing)(jing)(jing)體(ti)范圍內(nei)的(de)(de)成(cheng)(cheng)(cheng)分(fen)不(bu)均(jun)勻(yun)現(xian)象,即(ji)晶(jing)(jing)(jing)內(nei)偏(pian)(pian)(pian)析(xi)(xi)(xi)(xi)。基于(yu)(yu)(yu)同(tong)一原(yuan)因,在(zai)固(gu)溶(rong)(rong)體(ti)金屬中,后凝(ning)(ning)固(gu)的(de)(de)晶(jing)(jing)(jing)體(ti)與先凝(ning)(ning)固(gu)的(de)(de)晶(jing)(jing)(jing)體(ti)成(cheng)(cheng)(cheng)分(fen)也會不(bu)同(tong),即(ji)晶(jing)(jing)(jing)間偏(pian)(pian)(pian)析(xi)(xi)(xi)(xi)。碳化(hua)物偏(pian)(pian)(pian)析(xi)(xi)(xi)(xi)是一種晶(jing)(jing)(jing)間偏(pian)(pian)(pian)析(xi)(xi)(xi)(xi)。 在(zai)澆注(zhu)鑄鍵(或鑄件)時(shi),由(you)(you)于(yu)(yu)(yu)通過(guo)(guo)鑄型壁強烈(lie)的(de)(de)定向(xiang)散(san)熱,在(zai)進(jin)行著(zhu)凝(ning)(ning)固(gu)的(de)(de)合金內(nei)便形(xing)成(cheng)(cheng)(cheng)一個較大的(de)(de)溫(wen)差(cha)。結果就必然導致外(wai)層區域(yu)富集高(gao)熔(rong)點組元,而(er)心部則富集低熔(rong)點組元,同(tong)時(shi)也富集著(zhu)凝(ning)(ning)固(gu)時(shi)析(xi)(xi)(xi)(xi)出(chu)的(de)(de)非金屬雜質(zhi)和氣體(ti)等(deng)。這種偏(pian)(pian)(pian)析(xi)(xi)(xi)(xi)稱為區域(yu)偏(pian)(pian)(pian)析(xi)(xi)(xi)(xi)。 在(zai)金屬冷凝(ning)(ning)過(guo)(guo)程(cheng)中,如(ru)果析(xi)(xi)(xi)(xi)出(chu)的(de)(de)晶(jing)(jing)(jing)體(ti)與余下(xia)的(de)(de)溶(rong)(rong)液兩者密度(du)不(bu)同(tong)時(shi),這些晶(jing)(jing)(jing)體(ti)便傾向(xiang)于(yu)(yu)(yu)在(zai)溶(rong)(rong)液中下(xia)沉(chen)或上(shang)浮(fu)(fu),所形(xing)成(cheng)(cheng)(cheng)的(de)(de)化(hua)學(xue)成(cheng)(cheng)(cheng)分(fen)不(bu)均(jun)勻(yun)現(xian)象,稱為比重(zhong)(zhong)偏(pian)(pian)(pian)析(xi)(xi)(xi)(xi)。晶(jing)(jing)(jing)體(ti)與余下(xia)的(de)(de)溶(rong)(rong)液之(zhi)間的(de)(de)密度(du)差(cha)越(yue)大,比重(zhong)(zhong)偏(pian)(pian)(pian)析(xi)(xi)(xi)(xi)越(yue)大。這種密度(du)差(cha)取決于(yu)(yu)(yu)金屬組元的(de)(de)密度(du)差(cha),以及晶(jing)(jing)(jing)體(ti)與溶(rong)(rong)液之(zhi)間的(de)(de)成(cheng)(cheng)(cheng)分(fen)差(cha)。如(ru)果冷卻越(yue)緩(huan)慢(man),隨著(zhu)溫(wen)度(du)降低初(chu)生晶(jing)(jing)(jing)體(ti)數量的(de)(de)增加越(yue)緩(huan)慢(man),則晶(jing)(jing)(jing)體(ti)在(zai)溶(rong)(rong)液中能自(zi)由(you)(you)浮(fu)(fu)沉(chen)的(de)(de)溫(wen)度(du)范圍越(yue)大,因而(er)比重(zhong)(zhong)偏(pian)(pian)(pian)析(xi)(xi)(xi)(xi)也越(yue)強烈(lie)。 


 4. 氣泡 


  金(jin)屬在(zai)(zai)熔融狀態時能溶解(jie)大量(liang)的(de)氣(qi)體,在(zai)(zai)冷凝(ning)過(guo)程(cheng)中因溶解(jie)度(du)隨溫度(du)的(de)降(jiang)低而急劇減小,致使氣(qi)體從液(ye)態金(jin)屬中釋放(fang)出來。若此時金(jin)屬已(yi)完全(quan)凝(ning)固,則剩(sheng)下的(de)氣(qi)體不易逸出,有(you)一部(bu)分就包容在(zai)(zai)還處(chu)于塑性(xing)狀態的(de)金(jin)屬中,于是(shi)形成(cheng)氣(qi)孔(kong),則稱其(qi)為氣(qi)泡。 


  氣(qi)泡的有害影響表現如下: 


  a. 氣泡減(jian)少金屬鑄件(jian)的(de)有效截面,由于其缺口效應,大大降低了材料的(de)強度; 


  b. 當(dang)鑄錠(ding)表面存在著氣泡時,在熱(re)鍛加(jia)熱(re)時可(ke)能被氧化,在隨(sui)后(hou)的(de)鍛壓過程中不能焊合而形成細紋或裂縫(feng); 


  c. 在沸騰鋼及某(mou)些合金中,由于氣泡的(de)存在還可能(neng)產(chan)生偏析導(dao)致裂縫。


 5. 白點 


  在經侵蝕后的橫(heng)向(xiang)截面上,呈現較(jiao)多短小的不連續(xu)的發(fa)(fa)絲狀(zhuang)裂縫;而在縱向(xiang)斷面上會發(fa)(fa)現表面光滑、銀白(bai)色的圓形(xing)或(huo)橢圓形(xing)的斑點(dian),這(zhe)種缺陷稱為白(bai)點(dian)。


   白點最容易產生(sheng)在鎳(nie)、鉻、錳作為(wei)合(he)(he)金(jin)(jin)元素的(de)合(he)(he)金(jin)(jin)結構鋼及低(di)合(he)(he)金(jin)(jin)工具鋼中(zhong)(zhong)。 奧氏體不(bu)銹(xiu)鋼及萊氏體鋼中(zhong)(zhong),從未(wei)發現(xian)過白點;鑄鋼中(zhong)(zhong)也可能發現(xian)白點,但極(ji)為(wei)罕見;焊接工件的(de)熔(rong)焊金(jin)(jin)屬中(zhong)(zhong)偶爾也會產生(sheng)白點。


  白點的產生(sheng)與(yu)鋼(gang)材的尺寸也有(you)(you)一定的關系,橫(heng)截面(mian)的直徑或厚度小于30mm的鋼(gang)材不易產生(sheng)白點。 通常具有(you)(you)白點的鋼(gang)材縱向抗拉(la)強度與(yu)彈性(xing)極限(xian)降(jiang)低并不多,但伸長(chang)率則顯(xian)著降(jiang)低,尤其(qi)是斷面(mian)收縮率與(yu)沖(chong)擊韌性(xing)降(jiang)低得更(geng)多,有(you)(you)時可能(neng)接近于零。且這種鋼(gang)材的橫(heng)向力(li)學性(xing)能(neng)比縱向力(li)學性(xing)能(neng)降(jiang)低得多。因此(ci)具有(you)(you)白點的鋼(gang)材一般不能(neng)使用。