白点形成的理论)

　关于白点形成的理论较多。但比较有说服力而又能被实践的是：白点是由于钢中氢和组织应力共同作用的结果。这里的组织应力主要指奥氏体转变为马氏体和珠光体时形成的内应力。没有一定数量的氢和较显著的组织应力，白点是不能形成的。但是，若只是含氢量较高，而组织应力不大，一般也不会出现白点。例如，单相的奥氏体和铁素体类钢，因没有相变的组织应力，就极少出现白点。 　关于白点形成的理论较多。但比较有说服力而又能被实践证明的是：白点是由于钢中氢和组织应力共同作用的结果。这里的组织应力主要指奥氏体转变为马氏体和珠光体时形成的内应力。没有一定数量的氢和较显著的组织应力，白点是不能形成的。但是，若只是含氢量较高，而组织应力不大，一般也不会出现白点。例如，单相的奥氏体和铁素体类钢，因没有相变的组织应力，就极少出现白点。 　　氢气和组织应力是如何促使形成白点的呢？目前对这些问题的认识大致如下：1)钢中含有氢时，使钢的塑性降低。当含氢量达到某数值时，塑性急剧地下降，造成氢脆现象。尤其当钢内长时间存在应力的情况下，氢可以扩散到应力集中区(间隙溶解的氢原子有集中到承受张应力的晶格中去的倾向)，并使其塑性下降到几乎等于零。在应力足够大时就产生脆性破断。例如25Cr2Ni2Mo钢含14.5cm3／100g的氢时，于900℃正火，600℃回火后的伸长率降至0.6%，断面收缩率降至0；含7.84cm3／100g的氢时，淬火状态的伸长率和断面收缩率均降至0。20钢含170cm3／100g的氢时，退火状态的伸长率降为0.2%，断面收缩率为0；含12.76 cm3／100g的氢时，淬火状态的伸长率和断面收缩率均降至0；2)炼钢时钢液中吸收的氢，在钢锭凝固时因溶解度减少而析出。图3-38为氢在铁中的溶解度曲线。它来不及逸出钢锭表面而存在于钢锭内部空隙处。压力加工之前加热时，氢又溶于钢中，压力加工后的冷却过程中由于奥氏体分解和温度降低，氢在钢中溶解度减少，氢原子从固溶体中析出到钢坯内部的一些显微空隙处。氢原子在这里将结合成分子状态，并产生相当大的压力(当钢中含氢量为0.001%，温度为400℃时，这种压力可高达1200MPa以上)。另外，氢与钢中的碳反应形成甲烷(CH4)，也造成很大的分子压力。这一点被有的白点表面有脱碳现象所证实；3)钢坯在冷却过程中因相变而造成的组织应力在一定条件下可达到相当大的数值(树枝状偏析愈严重、冷却速度愈快、淬透性愈好的钢，组织应力就愈大)。因此，钢氢脆失去了塑性，在组织应力及氢析出所造成的内应力的共同作用下，使钢发生了脆性破裂，这就形成了白点。压力加工过程中不均匀变形经起的附加应力和冷却时的热应力对白点形成也有一定影响。 　　铸钢因为内部有许多较大的空隙，氢析出时不会造成很大的内应力，因此对白点不敏感。铁素体和奥氏体类钢因冷却时无相变发生，不会有组织应力，所以一般也不出现白点。莱氏体钢冷却时虽有较大的组织应力，但可能是由于氢在这些钢中形成稳定的氢化物和由于复杂的碳化物阻碍了氢的析出等原因，也不产生白点。 　　白点常常是锻件冷却至室温后几小时或几十小时，甚至更长的一段时间后才产生的。例如，160mm的马氏体类合金结构钢方坯，冷却后12、24、48h均未发现白点，直到72h才发现白点。另外，白点开始产生后，在以后的继续冷却和放置期间还不断地扩大和产生新的白点。因此，检查白点应在冷却后再隔一段时间进行。 白点是锻件在冷却过程中产生的一种内部缺陷。在钢坯的纵向断口上呈圆形有椭圆形的银白色斑点。合金钢白点的色泽光亮，碳素钢的较暗些。白色斑点的平均直径由几毫米到几十毫米。在钢坯的横向断口上白点呈细小的裂纹。从显微组织上观察，在白点的邻近区域没有发现塑性变形痕迹。因此，白点是纯脆性的。 白点的存在对钢的性能有极为不利的影响。它使钢的力学性能降低，热处理淬火时使零件开裂，使用时造成零件的断裂。 白点对钢力学性能的影响与取样的位置及方向有很大关系。当试样轴线与白点分布平行时，力学性能的降低有时并不明显；当试样轴线与白点分布垂直时，力学性能将显著下降，尤其是塑性指针和冲击韧度降低更为明显。 由于白点处是应力集中点，在交变和重复载荷作用下，常常成为疲劳源，导致零件疲劳断裂。国外电站设备曾发生因转子和叶轮中有白点而造成的严重事故。因此，白点是一种不允许的缺陷。 近来有关数据介绍，白点不太严重的钢材，在适当的温度和应力状态条件下，当锻比足够大时，可以使白点焊合。 白点多发生在珠光体和马氏体类合金钢中，碳素钢程度较轻，奥氏体和铁素体类钢很少发现白点，莱氏体合金钢也未发现过白点。锻件尺寸愈大，白点愈易形成。因此，锻造白点敏感性钢的大型锻件时就应特别注意，例如电站的转子和叶轮锻件等。 白点是由于氢原子扩散不充分并在钢的局部空隙处聚集形成氢气，造成局部高的压力，再加上一定的应力（组织应力）双重作用下出现的发丝样的小裂纹。书上说一般在马氏体和珠光体刚中多件，一般含镍铬锰高的钢种易出现。对于截面尺寸大的也易出现，一般控制是减小钢中的氢含量或是在锻后热处理是的扩散退火工艺中充分扩氢。我还在单位一本很古老的内部上说通过大的锻比锻打也可以焊合白点。 详细解释请下载转载自中国重型机械技术社区 http://www.ydheavy.com/bbs/,原文地址:http://www.ydheavy.com/bbs/thread-272-1-1.html白点的检测、形成原因与预防 摘 要：论述了白点的检测、形成原因与预防办法，为白点的正确判定提供了依据，并为生产中预防白点产生提供参考。 关键词：白点 低倍缺陷 宏观断口 光谱分析 超声波探伤 白点是钢材的低倍缺陷。由于白点特征的多样性，单凭低倍检验还难以给出非常准确的定性判定。要给出准确的判定必须结合低倍酸浸、宏观断口、超声波探伤、化学成分、或微观金相等的综合分析。白点的存在严重破坏钢材或结构件的机械性能，破坏钢材的连续性，使钢材易于脆断，对钢材的危害性极大。白点是不允许存在的低倍缺陷，生产中我们要采取有力的措施加以预防。 1 白点的检验 低倍酸浸检验 按国标GB226-1991检验方法进行酸浸后，肉眼观察，白点的特征为距试样表面一定距离处或近中心部位分布的锯齿形细长裂纹，呈放射状的同心圆或不规则形状。 宏观断口检验 在低倍检验的基础上，在裂纹处，进行纵向断口检验，断口上多呈圆形或椭圆形的银白色斑点。斑点内的组织为颗粒状，有的呈鸭嘴形裂口，白点的尺寸变化大，多分布在偏析区内。 光谱分析 在前两项检验的基础上，于裂纹处制取光谱试样(直径5mm)，进行光谱分析，在裂纹处激发，然后与标样对比分析，测定氢含量，一般钢材要求氢小于4ppm，但因白点是在由高温向低温冷却的过程中形成的，在这个过程中，氢已经得到一定程度的释放，此时可在低倍酸浸试样未出现裂纹处取一光谱试样进行对比分析，可以看出氢含量的差异。 显微金相分析 在裂纹处取一金相样，按国标GB13289-1991制取试样，抛光后于显微镜下观察，白点具有的微观特点为穿晶分布，因其是在高温冷却过程中的低温下形成，热应力大，故形成锯齿形的特征，并且在裂纹附近无氧化脱碳的现象出现，也会发现裂纹的出现与钢中的夹杂物无任何直接关联。 超声波探伤分析 白点的缺陷波形与其它缺陷的波形有较大的差异，白点的缺陷波形最大特征是尖锐、底波少。 2 白点的形成原因 白点是由于钢中氢含量过多和内应力共同作用造成的。钢从奥氏体→面心立方→体心立方冷却转变的过程中，体心立方较面心立方溶解更少量的氢，有实验证明：从1650℃冷却至409℃时，氢含量下降至原有的1/80，所以，氢在低温时能造成大的压力。 材质的影响 相同的含氢量，不同材质却有着不同表现，有些材质对白点敏感，就很容易出现白点，而有些就不易出现。对白点敏感的合金钢有铬钢、铬钼钢、锰钢、锰钼钢、铬锰钢、铬锰钼钢、铬镍钼钢、铬镍钨钢等，所以，这些合金钢在冶炼过程中，更应注意减少氢的含量。 分布区域 随钢温的降低，氢在钢中溶解度减小，当冷速加快时，柱状晶内的氢来不及扩散至大气中，聚积在钢的显微孔隙中并结合成分子态，更使其扩散困难，形成巨大的局部压力，达到钢的破断强度以上，从而使钢产生内部断裂，即我们说的白点。因而，白点多分布于柱状晶及以内区域。 应力 由于树枝状组织的晶轴与晶枝间因成分不均匀性，不同的组织转变产物引起组织应力，变形应力与热应力也起一定作用，同时有人提出应力引起白点不能解释碳化物与莱氏体钢对白点的不敏感性。可见，白点不是应力单独作用的结果。 温度 白点形成的温度区间为250℃～100℃之间，而氢扩散系数最大区间为650℃～300℃，故在300℃以下来不及扩散的氢就存在于钢中而引起应力，从而为形成白点创造了必要的条件。 3 为防止白点的产生应采取的措施 白点是由于钢中的氢从固溶体中析出而引起的内应力作用的结果，如能在锻轧后进行缓冷，可以避免白点的出现，但应肯定氢是形成白点的主要因素。防止白点的产生应采取的措施如下： 1) 冶炼操作时做到高温氧化，沸腾良好，严格控制脱氧量，确保去氢和减少夹杂。 2) 原必须干燥或烘烤红热，使用少锈优质的废钢，保证浇注系统干燥。 3) 条件允许的情况下，采用炉外精炼或真空处理。 4) 对热加工后的钢材进行缓冷，退火处理，有条件的进行锻后防白点等温退火处理。 4 结语 对白点的定性判定常常是检验工作者较为棘手的工作，但掌握了以上的检验基础，就可以正确地对白点进行判定，从而对钢材或工件的质量做出准确的。 本文摘自 一重技术 2005年第3期 通过对有关文献的评述,介绍了最近提出的一种与氢无关的白点形成机制.白点是高温塑性变形中产生的内部发裂,或者是高温塑性变形中产生的缺陷在冷却过程中受热应力作用而发展成为内部发裂.讨论了高温塑性变形过程中工件内部产生宏观裂纹和微观缺陷的可能性.根据这种白点形成机制,将以适当的热加工工艺防止白点而不必长时间扩散去氢.