偏析与带状组织分析

1.结构钢 金属材料在凝固过程中难免会形成树枝偏析，经热加工后树枝偏析变成条带偏析，即杂质元素和合金元素的浓度在相邻的条带内分布不均匀。这既影响了各条带的转变温度，又使各条带的淬透性不同，因此奥氏体化后的冷却过程中，各条带的转变产物不同，形成带状组织。不同冷却速度下带状组织的类型及程度也有所差异，慢冷时铁素体和珠光体的条带分布十分明显；正火有相同的带状组织类型，但带状程度有所减轻；淬火得到另一种类型的带状组织，如马氏体和铁素体或马氏体和（马氏体+托氏体）的带状组织。带状组织会恶化钢的切削加工性能，也造成钢材纵、横向上性能的差异。结构钢的带状组织检验可依据GB/T 13299—1991进行，主要是针对铁素体和珠光体型带状组织的情况，按含碳量的不同有三套评级图片[w（C）＜0.15%、w（C）=0.15%～0.30%、w（C）=0.30%～0.50%]，主要以铁素体或珠光体条带宽度、连续性及视域下的贯穿程度而分成不同级别。

2.工具钢（包括轴承钢）工具钢的偏析主要表现为碳化物的不均匀性。

对碳素工具钢、低合金工具钢及轴承钢的碳化物不均匀性有以下两种类型：

（1）网状碳化物。如球化退火前正火的加热温度不够或冷却速度不足，则会在原奥氏体晶界处形成半网状或网状碳化物。它们使钢的韧性大幅度下降，热处理时也容易开裂，所以在退火状态应严格控制，并按GB/T 1299—2000进行检验。(www.xing528.com)

（2）带状碳化物。合金工具钢如浇注工艺不当、锭型不合理会使凝固偏析加剧而出现共晶碳化物，又称液析碳化物，经热变形后破碎为不规则块状，呈带状分布。它的危害性很严重，粗大的碳化物使钢变得很脆，容易引起淬火开裂，也使轴承钢的耐磨性和接触疲劳性能下降。

高速钢及其他高合金工模具钢铸态下存在大量共晶碳化物，热加工虽然能打碎共晶莱氏体，但仍存在不同程度的碳化物不均匀性，并含有较大的共晶碳化物颗粒，其分布特征为沿加工方向的带状，有时甚至还保留原始共晶体的网状。影响碳化物分布的主要因素是热加工工艺，其次是钢的化学成分。钨系高速钢的碳化物不均匀性比钨钼系严重。GB/T 14979—1994《钢的共晶碳化物不均匀度评定法》中规定了金相试样应取在纵截面上的直径方向（或对角线方向）的1/4处，在100倍下评定。标准提供了六套评级图，各按碳化物带宽及网的完整程度分为8个等级。六套评级分别适用于合金工具钢、高温轴承钢、高碳铬不锈钢以及不同尺寸和不同压力加工工艺和钨系和钨钼系高速钢。此外，在GB/T 9943—2008《高速工具钢》中也列出了钨系和钨钼系高速钢大块碳化物的评级图。

最后应说明的是，各类工具由于形状、尺寸及工作条件的不同，对碳化物不均匀性的级别控制也不同，各厂可有自己的标准。