枝晶腐蝕低倍檢驗

枝晶腐蝕低倍檢驗法是隨著連鑄技術的發展而日臻完善的連鑄坯低倍檢驗方法。與傳統的硫印和熱酸蝕等低倍檢驗法相比，它不僅可以準確地顯示連鑄坯的內部缺陷，而且還可以清晰地顯示連鑄坯的凝固組織。這就為進一步分析連鑄坯缺陷與凝固組織間的相關信息、探求改善連鑄坯質量的途徑和措施創造了有利條件。

基本介紹

一般來說，連鑄坯的凝固條件是不容易測定的，但是通過觀察連鑄坯的凝固組織，可以計算等軸晶率，測量柱狀晶偏斜角度及樹枝晶二次晶間距（在較高倍數下測量）等數據，進而推測其凝固條件，可以得到許多有價值的技術情報。例如，柱狀晶發達，中心等軸晶少，表明鋼水過熱度高或二冷強度大；

根據測定柱狀晶的偏斜角度來推測液相穴鋼水流動狀況，進而研製出合適的浸入式水口形狀、調整鋼水在液相穴內的流動、達到減少夾雜物、減輕偏析和改善連鑄坯質量的目的；

枝晶腐蝕中間裂紋和B類中心偏析

對同一種鋼種，儘管冶煉方式和規格大小不同，只要測量出二次晶間距就可以知道其冷卻速度大小。檢驗實踐證明，枝晶腐蝕低倍檢驗方法判斷電磁攪拌、輕壓下和壓縮澆鑄技術的冶金效果極其有效，能夠觀察到連鑄坯中電磁攪拌白亮帶出現的位置，中心偏析改善的程度，以及樹枝晶破碎情況等等。

原理

枝晶腐蝕低倍檢驗方法對試樣檢驗面的腐蝕是電化學過程，依靠藥液腐蝕來顯示試樣表面的不均勻性。在電解質溶液中，金屬表面不同區域有著不同的電極電位，形成大量的微電池，電位較低的地區為陽極發生溶解，電位較高的地區為陰極發生沉澱。

金屬和合金晶界的電位通常比晶粒內部要低，為微電池的陽極，所以腐蝕首先從晶界開始。金屬和合金凝固時產生的偏析也是引起電化學不均勻性的原因，因此枝晶腐蝕低倍檢驗方法可以顯示偏析缺陷的存在。

經拋光的金屬表面在電解質溶液中溶解時，發生複雜的多極微電池腐蝕過程。這種腐蝕方法可以顯示金屬中晶粒內部和晶界之間的差異。

其它方法

硫印檢驗方法

硫印檢驗方法是檢驗硫元素在鋼錠、連鑄坯、鋼坯和鋼材中分布的低倍（巨觀）檢驗方法。化學成分分析儘管能夠提供鋼中硫含量，但是得不到硫在鋼中分布的整體形貌。硫印檢驗方法是通過在稀硫酸水溶液中浸泡過的相紙上的印跡來確定鋼中硫化物的分布位置及數量，是顯示鋼中硫偏析的有效方法。

熱酸蝕低倍檢驗方法

熱酸蝕低倍檢驗方法一般是使用1:1（容積比）工業鹽酸水溶液，加熱到60~80℃，試樣浸泡時間一般為10~40 min 左右。

電解腐蝕低倍檢驗方法

電解腐蝕低倍檢驗方法也是酸蝕檢驗方法，電解液的成分為15%～30%（容積比）工業鹽酸水溶液，通常使用電壓小於36V，電流強度小於400A，電解時間為5min～30min。

冷酸蝕低倍檢驗方法

冷酸蝕低倍檢驗是在室溫條件下進行的，首先按表1-1選好侵蝕試劑，將試樣檢驗面朝上、放平，把侵蝕試劑倒在檢驗面上澆蝕5-10min，肉眼觀察缺陷，缺陷清晰時用麻布擦掉侵蝕試劑，然後用15%碳酸鈉水溶液或其它弱鹼性溶液進行中和處理，以免殘餘藥液引起腐蝕生鏽。最後，用水沖洗、擦乾或烘乾。

方法比較

硫印檢驗方法

硫印檢驗方法是檢驗硫在連鑄坯中的分布。如前所述，化學成分分析儘管能夠提供鋼中硫含量，但是得不到硫在鋼中分布的整體形貌。硫印檢驗方法可以確定鋼中硫化物的分布位置，是顯示鋼中硫偏析的有效方法。但是硫印檢驗方法只是一種定性試驗，只能根據棕色印記面積的大小，或印記顏色的深淺對硫元素多少做一個大概估計，不能根據硫印圖像來計算鋼的硫含量。

硫印圖像上印跡的深淺除與硫含量多少有關外，還與很多因素有關，例如，試樣檢驗面的加工狀況、硫印紙在硫酸水溶液中浸漬時間、硫印紙在試樣檢驗面上覆蓋時間及鋼的化學成分等等。甚至硫印紙碰髒了也會有印記出現。

硫印主要缺點是當硫含量小於0.005%時，硫印檢驗片的效果很差，往往是一張“白片”。硫印檢驗只能顯示S元素偏析，對C、P元素及合金元素的偏析根本沒有顯示。顯示樹枝晶凝固組織就更無能為力了，有時只能看到柱狀晶的雛形，看不到凝固組織的細節。

熱、冷酸蝕和電解腐蝕

熱酸蝕、冷酸蝕和電解腐蝕低倍檢驗在工廠中套用很普遍，按相應標準進行評定缺陷的級別，給出缺陷嚴重程度的定量概念，也是監控連鑄坯質量的重要手段。冷酸蝕檢驗對加工試樣檢驗面的光潔度要求比熱酸蝕、電解腐蝕、硫印檢驗稍高一點，而熱酸蝕、冷酸蝕和電解腐蝕檢驗面的光潔度與硫印一樣，檢驗操作工序也很簡單，也適用於跟蹤連鑄坯質量的檢驗工作。

冷酸蝕

但是，熱酸蝕檢驗腐蝕液加熱溫度較高，腐蝕時間較長，並對環境產生嚴重的污染。特別是整塊連鑄坯很重，放入熱酸槽中較為困難，這是熱酸蝕檢驗的缺點。為了克服熱酸蝕檢驗這個缺點，人們研發了冷酸蝕和枝晶腐蝕檢驗。

熱酸蝕、冷酸蝕和電解腐蝕低倍檢驗可以用數位相機或掃瞄器拍攝圖像，對感興趣的區域可以放大倍數拍攝，提供缺陷的分布和嚴重程度，非常直觀。但是，檢驗評級時要仔細觀察試樣檢驗面，拍攝圖像只做參考。然而，這三種檢驗方法顯示凝固組織效果較差，而採用枝晶腐蝕低倍檢驗方法效果很好。

枝晶腐蝕低倍檢驗方法

枝晶腐蝕低倍檢驗方法對鋼的鑄態組織（如模鑄鋼錠、連鑄坯、鑄鋼件等）及鋼坯或鋼材試樣都可以進行檢驗，觀察鑄態鋼的凝固組織和缺陷以及經熱加工後鋼材的凝固組織和缺陷的變化情況，並且還可以考查凝固組織與缺陷的關係。

枝晶腐蝕低倍檢驗方法優於傳統檢驗方法在於不但能夠準確的顯示連鑄坯的內部缺陷，而且還可以清晰的顯示連鑄坯的凝固組織。對缺陷不擴大、不縮小，按1:1的比例顯示，準確提供缺陷信息。根據凝固組織的結晶特徵，可以判斷凝固條件，通過改變凝固條件，最後達到提高連鑄坯質量的目的。該方法具有準確性、易操作性及對環境不產生污染等特點。