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钢材发蓝断口试验

嘉峪检测网        2022-12-23 09:47

断口发蓝
 
断口发蓝是一种检测钢材宏观夹杂物的常用手段,它是将钢材断口试样用热处理炉在300-350℃进行烘烤,至断口面形成黑蓝色膜,以观察钢中非金属夹杂物的分布。
 
缺点
 
由于此方法是在折断后试样上进行烤蓝,断面极易氧化或沾上油污导致烤蓝时断面加热不均匀,使烤蓝工艺难以掌控,烤蓝效果不理想。
 
国外有低碳低合金钢发蓝断口试验检验规范,但不适合中、高碳合金钢,高碳铬轴承钢,高碳铬不锈轴承钢等钢种的发蓝断口检验。
 
改良
 
为此,笔者提出了一种简易可行的发蓝断口热处理操作工艺,适合高、中、低碳合金钢,高碳铬轴承钢,高碳铬不锈轴承钢等钢种的发蓝断口检验。通过该方法获得良好的发蓝断口,能够较为准确地评定钢中夹杂物的含量及分布。
 
试验方法
 
1 断口试样及其制备
 
1.1   取样
 
试片应从轧后棒材、轧坯或相当方坯截面上截取,试样厚度为15~20mm,见图1。
 
 
 
 
(a)棒材取样
 
 
 
 
 
 
图1发蓝断口取样示意图
 
 
 
1.2试样尺寸
 
一般情况下,该试验方法可直接适用于适用于φ40mm~250mm钢材的纵向发蓝断口检验。若受断口检验能力的影响,对超大规格钢材的发蓝断口检验,可采取分别制备断口试样的方式进行发蓝断口检验,如图2所示,在钢材横截面上切取中心区(C)发蓝断口试样1块,与中心对称的表面区(S)及中间区(M)2块,断口发蓝处理后再统一进行评定。横向断口试样厚度15~20mm。
 
1.3断口试样刻槽处理
 
在试样横截面处过中心开一个深度1/3H的槽(H为试样厚度),要求槽底较为尖锐,贯穿试样整个横截面,开槽目的是便于将试样一次性折断,避免其塑性变形,影响夹杂物显示。可采用机加工方式或电火花方式开槽,如刨铣V型槽或线切割开槽等加工方式。
 
1.4 断口试样热处理
 
将发蓝断口试样在钢的奥氏体化温度下保温一段时间进行淬火,之后进行回火处理。建议热处理工艺如下。
 
低碳合金钢:880-900℃保温60min,水淬;570-590℃高温回火,保温60min出炉空冷;
 
中碳合金钢:870-890℃保温60min,水淬;570-590℃高温回火,保温60min出炉空冷。
 
高碳合金钢、高碳铬轴承钢、高碳铬不锈轴承钢:880-900℃保温60min,油或水淬;570℃-590℃保温60min出炉空冷。
 
1.5 断口试样折断
 
断口试样经上述热处理后出炉空冷,对于低碳合金钢可直接将试样折断;中碳合金钢、高碳合金钢、高碳铬轴承钢、高碳铬不锈轴承钢用测温枪测试试样表面温度,当温度降至300~350℃(蓝脆温度)时,迅速将试样折断。
 
试样折断方法如下:将断口试样刻槽面朝下放置在断口机(或压力试验机)支撑台上,确保冲击刀口与断口试样刻槽中心线相吻合,然后在冲击载荷(或压力)作用下将断口试样一次折断,严禁反复冲压,断口组织呈纤维状。
 
1.6 断口试样发蓝处理
 
将折断后的试样在空气中自然冷却(或采取一定的保温措施,特别是对于尺寸较小的断口试样,避免折断后急速冷却),试样断口面经氧化变色后将显示清晰的蓝色。若钢中存在非金属夹杂物,夹杂物会以白色线条状出现在断口蓝膜中。
 
2 试验结果与讨论
 
2.1非金属夹杂物的评定和表示方法
 
对经过断口发蓝处理的试样进行非金属夹杂物含量评定,评定中用裸眼或不大于10倍的放大镜对发蓝断口试样进行观察,记录发蓝断口面上非金属夹杂物的分布情况。
 
发蓝断口分三区,即表面区(S)、中间区(M)和中心区(C),评定时应考虑夹杂物长度大于1mm,每个区间的夹杂物总量和它们的长度,对夹杂物类型没有区分。
 

图2:发蓝断口检验区域划分示意图
 
2.2讨论
 
     经多次试验验证确定:高、中、低碳合金钢,高碳铬轴承钢,高碳铬不锈轴承钢等的发蓝断口检验热处理工艺调整为880℃保温一段时间(奥氏体均匀化)后,在油或水中淬火得到淬火马氏体组织,然后570℃~590℃进行高温回火,获得回火索氏体组织,待试样空冷至300℃~350℃(蓝脆温度)时打断。此时断口检验面为均匀明显的深蓝色,夹杂物显示清晰。由于在蓝脆温度下直接打断试样即可观察,所以不存在断面烤蓝不均、断面氧化、断面存在油污等影响夹杂物评定的不利因素。发蓝断口试样的断口形貌如图3~5所示。
 
 
GCr15SiMn  φ42 横向发蓝断口
 
 

 
GCr15SiMn  φ50 横向发蓝断口
 

 
 GCr15SiMn  φ130 纵向发蓝断口
 
 

 
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来源:理化检验物理分册