常见的材料冶金缺陷及其解决方案

1.疏松

疏松又称为显微缩松，是钢的不致密性的表现，是钢中最常见的低倍组织缺陷。疏松主要是由于钢中的低熔点杂质和气体造成的。当钢液中的杂质聚积在凝固时由于体积收缩形成的树枝状晶的晶间空隙，以及凝固过程中气体析出而形成的显微孔隙没有为钢液填充，因而构成了钢的组织不致密性。经酸液浸蚀后，这些杂质和孔隙被酸液溶解和侵蚀，扩大成许多洞穴。这些孔洞如果分布在钢锭整个截面上，称为一般疏松；有的集中在钢材中心即相当于钢锭最后结晶的等轴晶区，则称为中心疏松。

一般情况下，经过热压力加工（锻、轧）以后，可使钢材的疏松程度减轻，提高钢的致密性。但当严重的中心疏松存在时，也可能因此使锻、轧件产生内部破裂或显微孔隙随锻、轧变形而显著拉长。

2.缩孔

缩孔是由于钢液在凝固时发生体积收缩而形成的集中的孔穴与空洞，一般集中在钢锭及铸件的冒口部分。正常情况下钢锭在切除冒口时，都可以将缩孔切去。但当锭模设计不当或其他原因，使钢锭的缩孔深及锭身或产生二次缩孔，以及锻压时钢锭切头量过少使缩孔未能除净，使钢锭或锻件仍存在部分缩孔，称为缩孔残余。

钢中存在缩孔残余，在锻压加工时会引起严重的内部破裂，甚至发展成贯穿锻件的裂纹。在轧制型材中，这种裂纹可长达几百毫米。

3.皮下气泡

皮下气泡是在钢锭的表层由于气体形成的空洞，由于暴露至表面，内壁被氧化或污染，锻压加工时不能焊合，在横向切片上多为垂直于钢材表面分布的小裂纹，深度一般在几毫米至十几毫米。有时在裂纹边缘还可发现脱碳现象，以及在裂纹内发现氧化皮。(www.xing528.com)

皮下气泡产生的原因除了钢中气体含量较多外，还与两方面的因素有关：一是钢锭模壁涂料含有大量水分，当钢液注入后形成大量的气体；二是在浇注时钢液发生飞溅，溅粒落在模壁上并氧化成氧化铁，当它们与上升的钢液接触以后，使钢液中的C与FeO发生反应，生成一氧化碳（C+FeO→CO+Fe）气泡。

由于皮下气泡会造成热加工裂纹，因此热加工钢不允许有皮下气泡存在。机械加工用钢皮下气泡距表面的深度若小于加工余量，可加工掉；若距表面较深，残留在加工后的零件表面，会降低零件使用寿命。

4.非金属夹杂物

钢中非金属夹杂物按其生成原因可分为内在夹杂物和外来夹杂物，内在夹杂物主要是钢在冶炼、浇注过程中物理化学反应的生成物，如脱氧产物氧化物、硫化物、硅酸盐、氮化物等。或者是高温下溶解在钢中的非金属物质，当钢液凝固温度降低时，这些非金属物质在钢中的溶解度降低而从钢中析出，以夹杂物的形式存在于钢中。外来夹杂物主要是冶炼及浇注时的疏忽，混入钢中的钢渣，或者是由于耐火材料质量不高，由炉衬、出钢槽、盛钢桶及浇注系统中剥落而混入钢中，当钢液凝固时它们未能浮出而存在于钢中。

钢中非金属夹杂物是冶炼和浇注过程中形成的，它在钢中数量虽少，但由于独立存在于钢中，破坏了钢基体的连续性，因此对钢的性能危害较大。非金属夹杂物对性能的影响程度取决于夹杂物的性质、大小、数量和分布情况。

5.成分偏析

钢材成分不均匀导致组织和性能的差异是明显的，也是常见的，影响使用性能的较严重的成分偏析也时有发生。例如：有的较宽的条带状铁素体形成低强度的薄弱环节；有的合金元素偏聚带形成高硬度区而增加材料的脆性；有的轴类零件在出现严重偏析时，形成的组织不均匀，硬度差异较大而引起早期失效等。