轴心晶间裂纹：一种常见的冶金缺陷

轴心晶间裂纹是在12Cr5Mo、12Cr13、18Cr2Ni4WA等钢种经常出现的一种低倍冶金缺陷。通常认为是在圆钢的轴心部位的晶粒间出现了裂纹。按标准规定，一旦发现这种冶金缺陷必须整炉钢报废，这将造成巨大的经济损失，所以对整炉钢报废的判定必须持慎重态度，进行科学的鉴定与分析，如图9-106～图9-111所示。

图9-106 Cr5Mo轴心晶间裂纹低倍形貌

图9-107 Cr5Mo轴心晶间裂纹纵向组织

从用硝酸乙醇试剂腐蚀Cr5Mo轴心晶间裂纹后的纵向组织中发现，黑色为硫化物条带。用扫描电子显微镜及X射线能谱仪定性测定这些硫化物和亮线的成分，鉴定认为这些硫化物属于（Mn，Fe，Cr）S型硫化物，亮线上有Cr、Mo元素偏析，说明亮线是Cr、Mo元素偏析所致。

图9-108 Cr5Mo轴心晶间裂纹处的纵向断口

黑色条状物为（Mn，Fe，Cr）S型硫化物，呈粗纤维带状。

图9-109 试样再经10%（质量分数）盐酸溶液沸腾热蚀4min后的纵向组织(www.xing528.com)

黑色条状物为（Mn，Fe，Cr）S型硫化物。

图9-110 在带状处以条状（Mn，Fe，Cr）S夹杂物为裂纹源的长条形韧窝

热处理对比实验表明，高温扩散退火使亮线基本消除，但轴心晶间裂纹形貌变化不大，这说明轴心晶间裂纹主要与硫化物的积聚有关。

图9-111 硫化物密集时腐蚀坑连成腐蚀沟形貌

用50%（质量分数）硝酸溶液腐蚀证明，轴心晶间裂纹是以硫化物为中心，硫化物周围的基体较其他部位更容易受到腐蚀而形成腐蚀坑，当硫化物密集时腐蚀坑连成腐蚀沟，更清晰的证明轴心晶间裂纹和夹杂物的密切关系。

对几个钢铁企业生产的不同锭型、不同规格的钢材中发现有轴心晶间裂纹的低倍试片制取金相试样进行观察。用5%（质量分数）硝酸酒精试剂腐蚀1min，肉眼就能在试样表面上看到弯曲纹理。金相观察发现，在横向方向上这种纹理是一些不易被腐蚀的亮线，在这种亮线上散乱分布着硫化物。试样再经低倍腐蚀2min后，硫化物已经全部被腐蚀掉变成腐蚀坑。随着腐蚀时间的加长腐蚀坑随之扩大，有的连续起来形成裂纹。在纵向方向上，其结果与横向方向完全相似，只不过亮线和硫化物沿加工方向拉长而已。

对80炉Cr5Mo钢进行质量统计，发现钢中硫含量越高，钢材出现轴心晶间裂纹的概率越大，这一结果也说明轴心晶间裂纹与钢中硫含量有一定关系。

综上所述，Cr5Mo钢出现轴心晶间裂纹是硫偏析带上的硫化物被盐酸腐蚀时优先溶解形成的腐蚀坑，并连续扩展形成的，并非是钢材中原来就有的裂纹。此后在生产上采取降低硫含量和提高终脱氧加铝量，并改善硫化物分布和形态等措施，在检测的25炉钢中23炉的硫含量小于0.011%（质量分数），另两炉的硫含量为0.013%（质量分数），钢材低倍检验未发现轴心晶间裂纹，完全为合格产品。