缺陷的理化检测(physical and chemical test of defects)

用物理和化学的方法对轧材的表面缺陷和内部缺陷进行的检测和定量。检测方法有酸浸法、断口法、塔形车削法、硫印法、显微显示法、电解分离法、硬度试验法和各种无损探伤法。随着科学技术的发展和对轧材质量不断提高的要求，各种缺陷的检测手段在不断发展，新的检测方法和设备在不断涌现，应用计算机技术进行检测信息的分析处理也日益普遍。检测过程的自动化发展迅速，从而提高了检测效果和速度，并为更精确地进行定性和定量分析提供了条件。

酸浸法     

一些表面缺陷如发纹，由于氧化铁皮掩盖，肉眼不易发现，采用酸洗或喷砂清去氧化铁皮可使缺陷暴露，便于检查、清理。一些内部缺陷需截取纵横断面试样，抛光后经酸洗、使缺陷暴露，肉眼判断。试样的截取、加工和酸侵蚀方法，有产品标准规定。酸浸法可检验的缺陷有疏松、偏析、气泡、翻皮、白点内裂、非金属夹杂，异金属夹杂等。根据评级图片，用比较法评定级别，也可以在大型机械零件的缺陷部位表面做局部酸浸低倍检查，以免取样使机件报废。

断口法     

在试样长度方向中间开一个尖锐槽口，深度为试样厚度、直径或垂直于钢材表面一侧宽度的1／3。在室温下用动载荷将试样折断，用肉眼或10倍以下放大镜观察断口的形貌。取样方法、加工试验方法和判断按产品标准的规定进行。断口法可检测疏松、缩孔、夹杂、白点、气泡、内裂、晶粒粗大、过热组织等缺陷。对机械零件折断的折断面，也可进行断口缺陷的判断。

塔形车削法      

主要用于检测发纹及非金属夹杂。试样用车床车成塔形(板试样用刨床刨出三个阶梯)，用酸浸法或磁粉检验每个阶梯上的发纹条数和长度，以及全部阶梯上的发纹总条数和总长度，按标准规定或供货协议判定产品是否合格。

硫印法    

可检验材料中硫的偏析，并可间接地检验其他元素的偏析和分布。对评价钢的质量有重要意义。试样根据需要截取，试样加工与酸浸法要求相同。将溴化银光面印像纸浸入稀硫酸液中1～2min，然后贴在试样的加工面上，赶出中间的气泡和空隙，使像纸完全接触金属表面。3～5min后，取下用清水冲洗，放入定影液中定影，定影后再冲洗干净并烘干。印像纸上的硫酸与试样面上的硫化物反应产生硫化氢。它与像纸上溴化银反应生成硫化银，沉集于像纸上形成棕色及褐色斑点。根据斑点的分布来判断硫偏析程度以及缩孔和夹杂，按标准分级评定。

显微显示法     

金属材料内微观的缺陷，无法用肉眼直接判断，需要用显微放大显示才能观察清楚。显微设施有金相显微镜、电子显微镜、电子探针、扫描电子显微镜、x射线衍射仪等。借助光学、电子技术、x射线技术进行显微观察和分析。试样从缺陷部位截取，也可借用拉伸和冲击试样充当。按标准规定，试样表面须经粗磨、细磨、机械抛光或电解抛光。为了能显示其组织，可对试样加工面进行化学侵蚀、物理显示或复膜。电子显微镜试样要做成极薄(10～2000A)的薄膜，或用复型技术，将试样观察面上的蚀刻复制下来，对复型进行观察。由于电子显微镜和x射线衍射操作复杂，制样费时费工，成本高，多用于科学研究。一般缺陷检测多用金相显微镜。显微显示法可检测晶粒度、混晶、脱碳层、过热组织、带状组织、网状组织、金属夹杂物、非金属夹杂的鉴定工作。

电解分离法     

主要用于金属内夹杂物检测。将基体金属用电解法溶入溶液，夹杂物从金属基体中分离出来，以残渣形态收集入胶囊中，处理后测其含量、化学成分，并经岩相、金相或x射线分析测定其晶体结构及矿物组成。分离法还有酸溶法、化学置换法、卤素法和氯化法等。

硬度试验法     

金属内不同的组织和夹杂物有着不同的硬度，一些用肉眼和金相显微镜难于判定的组织和异物，可用硬度法和显微硬度法来鉴别和定性。比如根据基体珠光体与脱碳层铁素体有着不同的硬度来测定脱碳层的深度。

无损探伤法     

在不取样不破坏金属材料的完整性的前提下可以探测出材料内部和表面的缺陷。还可以对材料进行全部探伤检测，以防止用取样法检测造成漏检。无损探伤方法有磁粉探伤法、磁敏传感器法、中间存储漏磁法、渗透显示法、光学法、电位探针法、射线探伤法、超声波探伤法和涡流探伤法等。各种探伤方法均按有关标准作为判定依据。

(1)磁粉探伤法。主要用于发现金属表面或接近表面的微小缺陷如裂纹、折叠、夹杂、气泡等。首先把试件进行磁化，若试件表面或内部有缺陷时，磁通量的均匀性受到破坏，磁力线偏离原来方向，绕过缺陷处。此时若把磁粉喷洒在试样表面上，有缺陷处漏磁，就会吸引磁粉显示出缺陷的痕迹和轮廓。这种方法对棒材、轴材、管坯和方坯的探伤很有效。

(2)磁敏传感器法。将传感器置于被磁化的材料表面，用于检测表面缺陷的漏磁，不仅可测出缺陷的存在并可进行缺陷的定量分析。可测出长度为1μm，深度为10μm的表面缺陷。

(3)中间存储漏磁法。将录音磁带放在被磁化的材料表面上并且记录下由缺陷引起的漏磁，然后用磁敏传感器测量磁带记录下的信息。检测过程与记录漏磁过程可以在不同时间和地点分别进行。

(4)渗透显示法。用于探测人眼不易发现的表面裂缝，用于轴件、轧辊、齿轮等的检查。将荧光液或着色液(红色)涂在零件或材料表面上，也可以把零件浸入这些液体内。表面裂缝处由于毛细作用而渗入这些溶液。取出冲净表面上的溶液后，裂缝内仍残留有这种溶液，并且渗漏出来。残留有荧光液的金属材料表面在紫外线照射下显示出清晰的荧光勾划出的缺陷的位置和形状。经着色剂着色的材料表面，冲净后再涂上一层锌白做为显示剂，裂缝内存留的红色着色剂就会渗漏出来，在锌白的表面上显示出红色的缺陷部位和形状。因此，渗透显示法无损探伤也叫着色探伤。

(5)光学法。对被检材料表面应用激光束扫描。由于大部分缺陷与基体之间存在着一定的光学反差，而各表面缺陷之间又可以通过它们在钢材表面上的长度、宽度、形状、位置等的反光差异而加以区别。因此通过利用光反射原理所获得的光学信号，就可得到对缺陷的描述。激光束的光点越小，则描述的信息就越丰富。光学方法主要用于对冷轧薄带、薄板等表面质量要求很高的产品的表面检验。这些产品表面要求达到用肉眼看不出缺陷。

(6)电位探针法。该法的基础是测量受检表面某一固定检验段的电压降。利用两个探针去接触被测体并保持一定间隔，使电流流入试样表面。如果没有缺陷则两个探针测得的电压降总是相同的；如果两个探针之间有裂纹，则由于电流绕着裂纹流动的路程较长，而出现较大的电压降。所测得的电压降的变化同裂纹深度成正比。用此法可以较准确地测定裂纹深度。

(7)射线探伤法。利用x射线和γ射线能穿透物质并被部分吸收后穿透力衰减的特性而进行的探伤方法。在金属材料内部有缺陷处内由于有空洞或密度减小，射线穿透的量多，吸收的量减少，这样在射线接受屏幕或感光胶片上便能显示出缺陷的部位和形状。

(8)超声波探伤法。超声波是波长很短，指向性很强的弹性波，能在均匀的介质中传播，并在界面上反射。当遇到缺陷处的界面时，超声波会发生不同反射。根据反射脉冲讯号的高度和底波的有无，可以判定有无缺陷和缺陷的大小，并探出材料内部的裂缝、夹层、缩孔、气孔、白点、夹杂等缺陷。超声波探伤方法有阴影法、共振法及脉冲反射法等，其中脉冲反射法应用得比较普遍。

(9)涡流探伤法。一些浅表性缺陷发生在超声波的盲区，可用涡流探伤法检测。将试件放入产生交变磁场的线圈内时，由于电磁感应在试件内产生涡流磁场。涡流磁场与线圈磁场交互作用，又使线圈的阻抗矢量发生变化。用电子仪表显示其变化，就可判断出缺陷的有无和大小。