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对无损探伤发现超标缺陷的大型锻件进行解剖和对超标缺陷进行大量的扫描电镜观察发现，大锻件中的白点大都是以疏松未锻合的显微空隙缺陷或密集的非金属夹杂物为核心，向基体强度弱的方向扩展的氢致裂纹缺陷。大锻件中白点的产生除了与其实际氢含量和内应力大小有关外，还与锻件内部的冶金质量及致密性有关。 大型轴类锻件的白点易产生于锻件的心部，其原因是，夹杂物等冶金缺陷及疏松未锻合缺陷易集中于锻件心部，心部的氢含量最高，且内应力也最大（ 热应力、组织应力的叠加）。
大型轴类锻件中的白点在横向酸浸低倍试片上表现为直的或弯曲的锯齿状裂纹，通常叫发裂。发裂的分布易靠近锻件的心部，一般呈放射状或无规则分布。在横向试片的纵向断口上观察到白点的全貌，为圆形、椭圆形或鸭嘴形斑点（ 斑块）。白点的形状与白点的核心形状和产生白点时的应力状态有着密切关系；白点的颜色呈银白色或银灰色，有时与基体断口的颜色很相似。白点的尺寸与其核心的大小、氢的含量及材质的冶金质量有关，由1毫米至几毫米到几十毫米，变化范围较大。 随着炼钢技术的发展和提高，真空技术、炉外精炼技术的广泛采用已能生产出优质、高纯净度的大型钢锭。当这类钢锭从高温开始逐渐冷凝时，氢在钢中的溶解度随着钢锭温度的降低而减小。钢的原始氢含量本来已很低，其中一部分氢从钢锭中扩散出去，剩余部分靠近钢锭心部的氢便扩散到钢锭心部的疏松等空隙中，并由原子氢变为分子氢，同时在空隙中产生氢压力，而氢压力的大小取决于空隙体积。此钢锭如果用足够的锻比及正确的锻造工艺进行锻制，钢锭内部的空隙缺陷在高温下焊合而使组织非常致密。并及时地进行锻后热处理，一方面可消除锻件内部的变形应力，另一方面又进一步降低了锻件内的氢含量。这样的大锻件就很难以形成白点，我们称这种大锻件为理想大锻件。如果大型钢锭的原始氢含量较高，钢锭心部的显微空隙中扩散较多的氢，当离子氢转变成分子氢时，在显微空隙中产生很大的氢压力，在锻造过程中，如果锻比不够或锻造不当，使钢锭心部的显微空隙得不到焊合而继续存在的话，这些显微空隙将会成为白点的核心。尤其对于镦粗比大，心部锻不透的大截面大型轴类件和某些以镦粗最终成型的饼形大锻件，以及锻比相差较大的异型锻件和因锻比小或锻造方法不当，难以保证锻件内部的致密性锻件来说，其内部空隙变小，造成原显微空隙处的氢压力增大。如果锻后热处理的时间不充分，未能充分消除锻件内的残余应力，以及在后来的调质处理时使内应力叠加，从而在锻件内部的疏松未锻合处产生应力集中，并形成三向拉应力的应力场，大锻件内残留下来的氢便向应力场聚集。内应力除对工件的断裂所起的机械作用外，还造成位错的汇集，并引起钢中氢的重新分布与聚集。当局部氢含量达到一定数量时，由于氢原子的钉扎作用阻碍此位错的运动，破坏了钢的可塑性，使钢变脆。失去塑性的钢在氢压力与钢中的内应力的同时作用下很容易在氢聚集处（ 疏松未锻合部位） 沿金属强度弱的方向产生局部脆性开裂，即形成所谓氢致裂纹——白点，见图1、图2。
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如果大锻件内部的冶金质量较差，非金属夹杂物的含量较高，这些夹杂物对氢的溶解度大，夹杂物在大锻件中也可以成为白点的核心，它对大锻件产生白点的危害作用，不亚于疏松未锻合缺陷产生白点对大锻件质量的危害。 钢中的非金属夹杂物能溶解大量的氢，大部分夹杂物随着锻件的热加工变形而变形，并沿着热变形方向分布。变形的夹杂物割裂了金属，使金属基体的连续性遭到破坏。尤其对于以最终镦粗成形的饼类锻件，一片片夹杂物的分布与饼形平面近似平行。原存在于夹杂物周围的氢已在夹杂物与金属基体之间空隙中形成较大的氢压力，加之锻件的内应力在夹杂物的周围产生应力集中，并形成以夹杂物为核心的三向拉应力的应力场。在应力场的作用下，溶解在夹杂物中的氢溶入钢中，并使其向应力场聚集。于是增加了钢中局部的氢浓度，使钢变脆，在金属强度弱的方向形成氢致裂纹－－白点。饼形件中的白点大都平行于饼形锻件平面。白点一般在低于200℃的温度下形成，小白点形成后，随着锻件温度的降低，白点直径逐渐增大，其厚度不改变或很少改变。锻件锻成后并不立即产生白点，从锻件锻成到白点形成的这一段时间间隔称为白点的潜伏期。此潜伏期的长短取决于钢的成分、锻件的截面、原始氢含量及锻件后来所处的环境条件。 在扫描电镜下观察白点的显微形貌特征，都有一个核心（ 或以疏松未锻合的显微空隙为核心，或以夹杂物为核心），呈脆性放射状向四周扩展。较大的白点，往往是由几个小白点经扩展连接在一起而成的，见图3。在氢致脆区与正常基体之间往往存在着一被拉长了的韧窝带，见图4。![]()
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大锻件中白点的微观形貌与锻件的材质以及与白点形成后是否经历高温有直接关系。白点形成后如果没有经过高温，则其颜色与基体相似，呈银灰色，一般较难以辨认，在扫描电镜下高倍观察，具有穿晶准解理特征，呈准解理羽毛状、碎条状等氢致脆的微观形貌特征；白点形成后如果经过了高温（ 淬火、正火等） ，白点呈银白色，很容易辨认，白点形成时的穿晶准解理的特征，经高温已变得光滑、圆秃，反光性好，所以呈银白色。白点形成后经过调质处理的合金结构钢、低合金高强度钢或经退火处理的工具钢白点多为浮云状、波纹状等；热轧后产生的白点的微观形貌为碎条状，准解理羽毛状；高碳钢多出现沿晶断裂白点。 在生产中曾遇见一些非轴类大型锻件，经超声波探伤发现有超标缺陷，缺陷性质确认为是密集性夹杂。为了搞清探伤超标缺陷的性质及产生的原因，我们对此类锻件作了解剖。从解剖缺陷的扫描电镜分析结果证实，造成探伤缺陷超标致废的既不是非金属夹杂物，也不是疏松未锻合的显微空隙缺陷。在缺陷试样的断口上，虽然发现存在非金属夹杂物或疏松未锻合的显微空隙之类缺陷，但它们的当量直径都不大于1mm。这样的缺陷是构不成探伤所发现的Φ3mm～Φ5mm 密集缺陷的。在扫描电镜下看出，这些缺陷是以疏松未锻合的显微空隙或变形的非金属夹杂物为核心的与氢致脆的共同作用的结果。存在于锻件内部的原始非金属夹杂物或疏松未锻合的显微空隙缺陷虽然都构不成探伤超标缺陷，但是以这些小缺陷为核心形成的氢致裂纹，将这些小型缺陷连接成较大的超标缺陷。 如果大锻件内部不存在疏松未锻合或夹杂物密集缺陷，锻件内虽有一定含量的氢，也不足以使锻件造成致废缺陷。反之，如果锻件内的氢含量很低，锻件内即使存在着疏松未锻合或非金属夹杂物缺陷，也不致于造成探伤超标致废。 近几年来，国内外对一些钢种的氢致脆化的研究发表过一些文章。他们对一些钢种通过系列氢含量试样的缓慢拉伸试验，来研究这些钢种的氢致脆化。研究结果得出了不同钢种的无白点极限氢含量和无氢脆极限氢含量。如果锻件中氢含量低于此极限值，则锻件就不会产生白点或氢致脆的缺陷。其目的是为缩短第一热处理时间提供科学依据。随着真空技术和各种炉外精炼技术在炼钢生产中的广泛应用，大幅度地降低了钢中的氢含量，同时也大大地改善了钢的内部冶金质量。为了节约能耗，降低锻件成本，对于过去以去氢为主要目的的较长时间的第一热处理是否还有必要的问题，自然而然地被提出来了。 经真空处理（ 真空碳脱氧） 过的钢水，其氢含量比原始氢含量降低50％～80％，有的炉次已接近无白点极限氢含量。经试验研究，根据大锻件原始氢含量，第一热处理的时间少则缩短20％，多者缩短50％，甚至70％。几年来，仅在节约能耗方面就已取得了很大的经济效益。但是，这里要强调指出的是，在一些非轴类锻件上，接连出现了白点或当时未能被确定性质的超标缺陷，经过我们大量解剖分析后确认这些超标缺陷都是与氢致脆有关的白点缺陷，见表1。![]()
表1中所列的均系因探伤缺陷超标而报废的锻件，其中轴类锻件一经解剖，很快就可确认致废的超标缺陷是白点。然而对大量的饼形及一些不规则形状的锻件的致废缺陷性质的分析就要复杂得多。 我们从报废锻件的热加工生产工艺及其冶金质量情况着手进行了分析和研究，与此同时对致废锻件解剖取样进行扫描电镜的观察和分析。分析结果，这些报废锻件在热加工生产工艺方面共同存在的问题是钢水浇注过程中没有采取防止钢水二次氧化的技术措施，致使钢锭内部的冶金质量不高，大颗粒的非金属夹杂物较多。在锻造方面存在着局部锻比小或锻不透的因素。热处理大都是采取调质处理（ 或正、回火） 工艺，锻件内部存在着较大的热应力和组织应力。扫描电镜观察发现这些缺陷的共同特征是以变形的非金属夹杂物或疏松未锻合的显微空隙缺陷为核心，以氢致脆的特征向四周扩展，最终形成氢致裂纹缺陷－－白点。这些白点大都产生于调质处理后，其宏观形貌大都不十分典型，所以一般从宏观形貌上不容易辨认。 通过对报废锻件缺陷的大量解剖分析，我们进一步认识到，无白点极限氢含量可以在冶金质量高，均质的理想大锻件中应用，而不适用于一般大型锻件，其理由是：（1） 某一钢种的无白点极限氢含量的测得，是采用渗入不同氢含量的小试样，经极缓慢的拉伸而测得的。所测得的小试样的氢含量，我们认为它虽然能代表小试样内部各处的氢含量。但对于大锻件来讲情况就大不相同了。由于氢在大锻件内部的分布不均匀，甚至相差很大，白点大都产生在锻件心部氢含量高的部位，一般测得的锻件氢含量不是锻件内的最高氢含量，心部的最高氢含量也不易测得。因此说无白点极限氢含量无法在一般大锻件上应用。（2） 由于大锻件内部存在着多方面的不均一性和成分的偏析。非金属夹杂物分布的不均匀以及存在锻不透的可能性而造成锻件内部致密性的不均一等，从而导致力学性能的不均一性。大锻件在热加工过程中所产生的内应力较大，这种内应力在大锻件内部的分布亦是不均匀的。而大锻件的心部又是氢含量高的区域，心部内应力也较高，所以大锻件如产生白点，多集中于心部就是这个原因。 大锻件产生白点与否，仅就氢含量而言，不取决于由钢水或锻件表层取样测得的氢含量，而取决于大锻件含氢高的心部区域的冶金质量及氢含量。心部的氢含量又无法测得，这也是无白点极限氢含量不适用于一般大锻件的另一点原因。（3） 由于大锻件内部常存在着非金属夹杂或疏松未锻合的缺陷，大锻件的内应力在这些部位会产生应力集中。在应力集中处出现氢的富集，这便为在此部位产生白点提供了必要的条件。 我们对产生白点的大锻件解剖试样进行的大量扫描电镜观察和分析看出，这些产生白点的大锻件测得的氢含量都不高，不锻件还低于无白点极限氢含量，然而，就是这些大锻件中有白点形成。分析其原因是由于其内部的均质性差，有的是冶金质量不高，存在着大颗粒的非金属夹杂物或夹杂物密集区；有的大锻件虽然其冶金质量很好，非金属夹杂物很少，但是由于锻造不很理想，锻件内存在着疏松未锻合之类的缺陷，这些部位存在着较高的氢压力，并易形成应力集中。其周围的氢浓度较高，又多位于锻件的心部，在第一热处理过程中，氢又很难扩散出去，因此在这些部位形成白点就不足为奇了。 白点对大锻件是一种不允许存在的冶金缺陷。要防止大锻件中白点的产生，首先要尽最大可能地降低钢中的氢含量。减少钢中的氢含量主要依靠炼钢，而不应该把降低钢中氢含量的任务，主要放到第一热处理工序来进行。炼钢去氢。首先要求使用干燥的氧化剂、造渣材料以及铁合金或对这些原料进行严格烘烤，同时还必须实施正常的冶炼操作。应充分利用真空处理钢水和炉外精炼技术，最大程度地降低钢中的氢含量。 其次，要尽量提高钢的纯净度，尽可能地减少钢中的非金属夹杂物含量。防止钢水的二次氧化，是减少钢中大颗粒夹杂物，提高钢水纯净度的有效措施。提高钢的内部冶金质量也是防止大锻件产生白点的一项重要措施。文献指出，非金属夹杂物能固溶大量的氢，当金属受拉应力时，钢中对氢的溶解度增加，固溶在夹杂物中的氢溶入钢中，使钢变脆，促进了白点的形成。 大锻件中的非金属夹杂物能促进白点的形成，这已为我们所证实。大锻件中的氢含量即使低于无白点极限氢含量，但由于非金属夹杂物含氢量高，在靠近锻件心部的非金属夹杂物区域的局部氢含量将远远高于无白点极限氢含量。而且，在夹杂物周围易产生应力集中，加上热处理后锻件内应力的叠加作用，在此区域就较容易产生氢致裂纹（ 白点） 。 十多年来，我们对大锻件中白点的进一步探讨中还证实了锻件的致密程度与白点的形成有着密切的关系。 众所周知，在大型铸钢件中不易发现白点，而在一些经调质处理的小型铸钢件中却发现了白点，其主要原因就是铸钢件内部的致密程度的差别。大型铸钢件内部虽然存在着较多的疏松之类显微空隙，但由于大型铸钢件的显微空隙大又多，空隙内造成的氢压力相对地就小，加之大型铸钢件又多是退火处理的，其内应力又很小，所以不易产生白点。小铸钢件内部较为致密，一些氢扩散到显微空隙中转变为氢分子，产生的氢压力相对地就比较大，加之这些小铸钢件有的要采用正回火或调质处理来提高其综合力学性能，这样内应力大，就比较容易产生白点。 大锻件如果锻比小或锻造不当，在锻件内部存在着疏松未锻合的显微空隙缺陷，它的致密程度就相当于小铸钢件。大锻件多数是采用调质处理，其内应力是比较大的，并在一些显微空隙处产生应力集中，形成三向拉应力的应力场。在应力场的作用下，氢原子又向此区域聚集，使氢的浓度增加，这样产生白点的可能性就很大。 我们的大量研究工作进一步证实，白点的形成与锻件内部的致密程度有密切关系。尤其是在某些非轴类锻件或饼类锻件上，虽然总锻比不算小，但往往心部存在着疏松未锻合之类缺陷。这些未锻合缺陷就成为应力集中和氢聚集的场所。显微空隙中的氢在第一热处理过程中也难以扩散出去。所以，即使大锻件的氢含量较低。而锻件的心部却存在着局部氢含量高的区域，白点就容易在此处形成。文献也曾指出，即使氢含量很低（1ppm） ，如果锻件内部存在很大的应力，氢可以向应力较大的区域聚集，而造成氢脆破坏，尤其是高强度钢，对氢脆破坏特别敏感。为防止大锻件中出现白点，因此，应特别强调确保锻件内部致密的重要性。 一般只根据钢种、实际氢含量以及锻件的最大截面尺寸来选择第一热处理时间，现在看来只考虑这几方面是不够的，还必须考虑到锻件内部的冶金质量以及锻件内部的致密性。如果忽略了后两个因素的影响，即使锻件中的氢含量不很高，若按常规选择第一热处理时间，仍然存在着产生白点的危险性，这一点已为大量的生产事实所证实。 在第一热处理之前，应依据锻件内部的冶金质量情况，锻件内部是否存在未锻透的部位来决定第一热处理时间是否需要延长。 总之，要充分认清大锻件自身的特点，不要受无白点极限氢含量的影响，盲目去缩短第一热处理时间，而致使大锻件产生白点，造成巨大的经济损失。免责声明：本文系网络转载，版权归原作者所有。但因转载众多，或无法确认真正原始作者，故仅标明转载来源，如标错来源，涉及作品版权问题，请与我们联系，我们将在第一时间协商版权问题或删除内容！
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