鋁鍛造中的白點(diǎn)成因?

　　關(guān)于白點(diǎn)形成的理論較多。但比較有說服力而又能被實(shí)踐證明的是：白點(diǎn)是由于鋼中氫和組織應(yīng)力共同作用的結(jié)果。這里的組織應(yīng)力主要指奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體和珠光體時(shí)形成的內(nèi)應(yīng)力。沒有一定數(shù)量的氫和較顯著的組織應(yīng)力，白點(diǎn)是不能形成的。但是，若只是含氫量較高，而組織應(yīng)力不大，一般也不會(huì)出現(xiàn)白點(diǎn)。例如，單相的奧氏體和鐵素體類鋼，因沒有相變的組織應(yīng)力，就極少出現(xiàn)白點(diǎn)。  

　　氫氣和組織應(yīng)力是如何促使形成白點(diǎn)的呢？目前對這些問題的認(rèn)識(shí)大致如下：1）鋼中含有氫時(shí)，使鋼的塑性降低。當(dāng)含氫量達(dá)到某數(shù)值時(shí)，塑性急劇地下降，造成氫脆現(xiàn)象。尤其當(dāng)鋼內(nèi)長時(shí)間存在應(yīng)力的情況下，氫可以擴(kuò)散到應(yīng)力集中區(qū)（間隙溶解的氫原子有集中到承受張應(yīng)力的晶格中去的傾向），并使其塑性下降到幾乎等于零。在應(yīng)力足夠大時(shí)就產(chǎn)生脆性破斷。例如25CR2NI2MO鋼含14.5CM3／100G的氫時(shí)，于900℃正火，600℃回火后的伸長率降至0.6％，斷面收縮率降至0；含7.84CM3／100G的氫時(shí)，淬火狀態(tài)的伸長率和斷面收縮率均降至0.20鋼含170CM3／100G的氫時(shí)，退火狀態(tài)的伸長率降為0.2％，斷面收縮率為0；含12.76CM3／100G的氫時(shí)，淬火狀態(tài)的伸長率和斷面收縮率均降至0；2）煉鋼時(shí)鋼液中吸收的氫，在鋼錠凝固時(shí)因溶解度減少而析出。圖3－38為氫在鐵中的溶解度曲線。它來不及逸出鋼錠表面而存在于鋼錠內(nèi)部空隙處。壓力加工之前加熱時(shí)，氫又溶于鋼中，壓力加工后的冷卻過程中由于奧氏體分解和溫度降低，氫在鋼中溶解度減少，氫原子從固溶體中析出到鋼坯內(nèi)部的一些顯微空隙處。氫原子在這里將結(jié)合成分子狀態(tài)，并產(chǎn)生相當(dāng)大的壓力（當(dāng)鋼中含氫量為0.001％，溫度為400℃時(shí)，這種壓力可高達(dá)1200MPA以上）。另外，氫與鋼中的碳反應(yīng)形成甲烷（CH4），也造成很大的分子壓力。這一點(diǎn)被有的白點(diǎn)表面有脫碳現(xiàn)象所證實(shí)；3）鋼坯在冷卻過程中因相變而造成的組織應(yīng)力在一定條件下可達(dá)到相當(dāng)大的數(shù)值（樹枝狀偏析愈嚴(yán)重、冷卻速度愈快、淬透性愈好的鋼，組織應(yīng)力就愈大）。因此，鋼氫脆失去了塑性，在組織應(yīng)力及氫析出所造成的內(nèi)應(yīng)力的共同作用下，使鋼發(fā)生了脆性破裂，這就形成了白點(diǎn)。壓力加工過程中不均勻變形經(jīng)起的附加應(yīng)力和冷卻時(shí)的熱應(yīng)力對白點(diǎn)形成也有一定影響。  

　　鑄鋼因?yàn)閮?nèi)部有許多較大的空隙，氫析出時(shí)不會(huì)造成很大的內(nèi)應(yīng)力，因此對白點(diǎn)不敏感。鐵素體和奧氏體類鋼因冷卻時(shí)無相變發(fā)生，不會(huì)有組織應(yīng)力，所以一般也不出現(xiàn)白點(diǎn)。萊氏體鋼冷卻時(shí)雖有較大的組織應(yīng)力，但可能是由于氫在這些鋼中形成穩(wěn)定的氫化物和由于復(fù)雜的碳化物阻礙了氫的析出等原因，也不產(chǎn)生白點(diǎn)。  

　　白點(diǎn)常常是鍛件冷卻至室溫后幾小時(shí)或幾十小時(shí)，甚至更長的一段時(shí)間后才產(chǎn)生的。例如，160MM的馬氏體類合金結(jié)構(gòu)鋼方坯，冷卻后12、24、48H均未發(fā)現(xiàn)白點(diǎn)，直到72H才發(fā)現(xiàn)白點(diǎn)。另外，白點(diǎn)開始產(chǎn)生后，在以后的繼續(xù)冷卻和放置期間還不斷地?cái)U(kuò)大和產(chǎn)生新的白點(diǎn)。因此，檢查白點(diǎn)應(yīng)在冷卻后再隔一段時(shí)間進(jìn)行。