钢铁材料常见的冶金缺陷有哪些？

钢铁材料在冶炼及结晶过程中，常常会产生一些缺陷，如疏松、缩孔、皮下气泡、夹杂物、成分偏析等等，这些冶金缺陷如果太严重，可能会为材料正常的使用造成安全隐患。

钢铁材料在使或加工过程中发生的早期失效，如疲劳断裂、冲压开裂等，绝大多数与如材料的冶金缺陷有关。图1为夹杂物引起的疲劳断裂。

图1

钢铁材料常见的冶金缺陷有哪些呢？

1、疏松

疏松是钢的不致密的表现，往往是枝晶最后凝固的地方，由低熔点杂质及气体造成。当钢液等金属凝固时，先凝固的部分比较纯，杂质较少，在凝固的过程中，杂质元素被排挤到液相中。最后凝固的部分杂质最多，熔点最低，而且在凝固的过程中，不能够自由收缩，会受到附近先凝固的金属的限制，因而受到拉应力。如果没有足够的钢液填充，最终凝固的部分会形成疏松。

一般情况下，如果疏松没有与表面贯通而被氧化，经过热压力加工后，可使疏松减轻或者消除。图2为疏松缺陷。

图2

2、缩孔

钢液在凝固时，由于冷却收缩产生的比较集中的孔洞，就是缩孔，一般在钢锭及铸件的冒口部位。

3、皮下气泡

皮下气泡是凝固过程中，气体来不及溢出，在钢锭的表层形成的孔洞。由于暴露在表面，与氧气接触，气泡内壁已经被氧化，所以经过锻压等热加工不能消除。

4、非金属夹杂物

按照生成原因的不同，钢中的夹杂物分为内生夹杂物和外来夹杂物。

内生夹杂物主要是钢在冶炼、浇注过程中发生物理化学反应生成的，如脱氧产物、硫化物等。或者是在高温下溶解在钢液中的非金属物质，在钢液温度下降凝固时，因其溶解度降低而析出，从而以夹杂物的形式存在。

外来夹杂物主要是在冶炼或者浇注时，混入钢中的保护渣，或者是耐火材料不合适，从炉衬、出钢槽、及浇注系统中剥落而带进钢中，钢液凝固时没有浮出而成为夹杂物。硫化物夹杂见图3。

图3

5、成分偏析

成分偏析是金属材料在凝固或固态相变过程中，由于化学元素分布不均匀而导致局部区域成分与整体平均成分存在差异的现象。这种现象广泛存在于铸造、焊接、锻造等工艺中，直接影响材料的力学性能、耐腐蚀性及服役寿命。

成分偏析是由于凝固时的时间差造成的，加快凝固速度，或者使用电磁搅拌、振动等方式打乱柱状晶的生长方向、提高形核率等措施，都可以避免或者减轻偏析。