白點(材料學名詞)

白點是氫致開裂的一種，是鋼材內部所含有的“內氫”在並無外力作用的情況下氫原子的聚集富集形成高伍氫氣而引起的。斷口有銀白色的斑點，故稱白點。該斑點即為內部裂縫的側壁，肉眼或低倍顯微鏡觀察便可看到。在電鏡中觀察白點時，可尋到“發紋”。若有外加拉伸應力作用，含氫較高的鋼材也會出現白點。白點的存在會使鋼材的強度、塑性與靭性下降。在應力集中部位的白點常成為結構的斷裂源。

基本介紹

• 中文名：白點
• 外文名：flake
• 評定：它是以裂紋的分布多少來評定的.
• 學科：冶金
• 發生：一般發生在中碳含Cr,Mo鋼中
• 預防：在冶煉時控制氫氣的含量

簡介

當鋼中含有過量的氫時，隨著溫度降低氫在鋼種的溶解度減小，如果過飽和的氫未能擴散逸出，便聚集在某些缺陷而形成氫分子。此時氫的體積發生急劇膨脹，內壓很大足以將金屬局部撕裂，而形成裂紋。

白點的影響：在碳鋼和低合金用鋼焊縫中，如含有較多的氫，在焊後不久進行力學性能試驗時，試樣斷口上常出現光亮圓形的白點，直徑約為0.5~3mm。由於白點中心含有微細氣孔或雜質物，按照其形狀，又稱魚眼。白點對焊縫強度的影響不大，但對塑性韌性有較大影響。

白點的評定：它是以裂紋的分布多少來評定的。

白點的鑑別：白點一般發生在中碳含Cr，Mo鋼中，它常發生在鋼的橫截面直徑的1/4周圍，它表現為細小彎曲的裂紋，它無方向性，放大觀察時裂紋內無夾雜。

白點的預防：

1、在冶煉時控制氫氣的含量 。

2、及時保溫回火，採取緩冷。

42CrMo 鋼鍛件的白點研究

白點這一名稱最初用來表示在鍛件斷口上見到的一種特殊光亮粒狀銀白色斑點缺陷。白點實質是一種脆性銳邊裂紋，具有極大的危害性，是馬氏體和珠光體鋼中十分危險的缺陷。它是鍛件的致命缺陷。隨著冶煉技術的不斷改進、提高，鍛件白點缺陷已較少出現，但採用在大氣澆注中的鋼錠生產的鍛件，在42CrMo 鋼鍛件中仍有出現， 而奧氏體、鐵素體和萊氏體鋼不形成白點。主要分析 42CrMo 鋼鍛件白點裂紋的形成及預防控制白點的產生。

白點的形成的主要原因

白點是由於鋼中氫含量過多和內應力共同作用造成的，即白點的產生主要與兩個因素有關：鋼中的氫含量和鋼在熱壓力加工後冷卻過程中產生的內應力，並且，含氫量較高只是產生白點的必要條件，鋼在熱壓力加工後冷卻過程中產生的內應力是產生白點的充分條件。只有氫的作用，熱壓力加工後的鋼坯並不一定形成白點，只有在鋼坯記憶體在著較大內應力的情況下。含氫量較高的鋼坯才會產生白點。隨鋼材溫度的降低，氫在鋼中溶解度減小，當冷速加快時，柱狀晶內的氫來不及擴散至大氣中，聚積在鋼的顯微孔隙中並結合成分子態，更使其擴散困難，形成巨大的局部壓力，達到鋼的破斷強度以上，從而使鋼產生內部斷裂，即我們說的白點。因而，白點多分布於柱狀晶及以內區域。白點形成的溫度區間為250～100℃之間，而氫擴散係數最大區間為650～300℃，故在300℃以下來不及擴散的氫就存在於鋼中而引起應力。從而為形成白點創造了必要的條件。

白點的防止措施

由於白點主要是鋼中氫和組織應力共同作用引起的，所以防止白點產生的最根本方法是：首先降低鋼中的原始氫含量， 把鋼中的氫減少到鋼的無白點極限含氫量以下， 其次是通過熱處理的方法減少鋼坯中的氫含量和減少組織應力。

1 控制原始氫含量：

對於 42CrMo 鋼鍛件， 可以擠壓輥鍛件為例來說，擠壓輥鍛件輥身直徑大，形狀短粗且輥身與輥頸直徑差大，在擠壓輥鍛件冷卻過程中，由於輥頸直徑小，冷卻速度快，其體積收縮會對輥身產生很大的拉應力，同時，輥身的長度短，兩端輥頸的拉應力在輥身形成應力集中也較細長軸嚴重。 因此為防止擠壓輥鍛件在鍛後熱處理和性能熱處理過程中產生氫致缺陷，就需要將鋼中的氫減得更低。

2 鍛後擴氫處理和減低內應力：

氫是形成白點的主要因素， 鍛件中氫的去除是一個擴散過程 。 採用熱處理去氫時，希望形成氫溶解度小，擴散速度大的組織，這樣，只要擴氫充分，鋼中殘留量就越少。 由於氫在奧氏體中的溶解量遠大於在鐵素體中的溶解度，因此，鍛後擴氫處理應在奧氏體轉變為珠光體（或貝氏體）的相變溫度下進行。

白點斷口的顯微分析

白點是鋼材的巨觀缺陷， 白點的存在極大地降低了鋼材或結構件基體的力學性能，嚴重破壞鋼基體的連續性，使鋼材易於脆斷，危害性極大，是鋼材不允許存在的低倍缺陷。因此對白點的定性鑑別也顯得非常重要。常規鑑別白點的方法， 是依據GB/T 226-1991 之低倍檢驗方法：肉眼觀察，在橫截面低倍試樣上出現細、短鋸齒狀裂紋，並主要集中在斷面中心區，呈放射狀的同心圓或呈不規則分布；在縱向斷口上則表現為粗晶狀銀亮白點。這些是國標中鑑別白點的重要判據。

討論與分析

一般認為白點的形成與鋼中氫有直接關係。一般在冷卻過程中，氫在鋼中的溶解度降低，析出的氫在晶粒邊界、夾雜表面及內部空腔處富集，並且壓力逐漸增加。同時氫產生飽和沉澱，釘扎位錯並阻礙位錯運動，從而降低鐵原子間的結合力，使基體脆化。當充氣壓力大於基體的斷裂強度極限時，就會爆裂生成白點。相變時的組織應力和冷卻時熱應力的作用會促進白點的形成。白點斷裂時所需要做的功很少，因此常常不易察覺。而白斑缺陷通常在拉伸等斷口試驗時產生，以夾雜物或疏鬆孔洞為裂紋源，經失穩擴展而形成與基體明顯不同的準解理斷裂區。這種白斑缺陷發生在拉伸過程後，在拉伸斷裂前基體內並未出現裂紋，這與白點裂紋存在於鋼材斷裂前不同。

結語

(1) 白點是在冷卻或存放等過程中形成的一種巨觀缺陷，與鋼中氫含量、組織應力、熱應力密切相關，而白斑是在斷裂過程中以夾雜物、疏鬆孔洞為裂紋源而形成的失穩擴展區。

(2) 掃描電鏡下典型的白點缺陷具有浮雲狀和蛀道狀花樣，是白點經熱處理後所獨具的特徵，可以作為區別鑑定白點與白斑的重要依據。

(3) 白點產生的根本原因是氫含量較高， 真空處理等除氫工藝是消除白點缺陷的根本方法。