白点

材料学名词

白点是氢致开裂的一种，是钢材内部所含有的“内氢”在并无外力作用的情况下氢原子的聚集富集形成高伍氢气而引起的。断口有银白色的斑点，故称白点。该斑点即为内部裂缝的侧壁，肉眼或低倍显微镜观察便可看到。在电镜中观察白点时，可寻到“发纹”。若有外加拉伸应力作用，含氢较高的钢材也会出现白点。白点的存在会使钢材的强度、塑性与韧性下降。在应力集中部位的白点常成为结构的断裂源。

简介

当钢中含有过量的氢时，随着温度降低氢在钢种的溶解度减小，如果过饱和的氢未能扩散逸出，便聚集在某些缺陷而形成氢分子。此时氢的体积发生急剧膨胀，内压很大足以将金属局部撕裂，而形成裂纹。

白点的影响：在碳钢和低合金用钢焊缝中，如含有较多的氢，在焊后不久进行力学性能试验时，试样断口上常出现光亮圆形的白点，直径约为0.5~3mm。由于白点中心含有微细气孔或杂质物，按照其形状，又称鱼眼。白点对焊缝强度的影响不大，但对塑性韧性有较大影响。

白点的评定：它是以裂纹的分布多少来评定的。

白点的鉴别：白点一般发生在中碳含Cr，Mo钢中，它常发生在钢的横截面直径的1/4周围，它表现为细小弯曲的裂纹，它无方向性，放大观察时裂纹内无夹杂。

白点的预防：

1、在冶炼时控制氢气的含量。

2、及时保温回火，采取缓冷。

42CrMo 钢锻件的白点研究

白点这一名称最初用来表示在锻件断口上见到的一种特殊光亮粒状银白色斑点缺陷。白点实质是一种脆性锐边裂纹，具有极大的危害性，是马氏体和珠光体钢中十分危险的缺陷。它是锻件的致命缺陷。随着冶炼技术的不断改进、提高，锻件白点缺陷已较少出现，但采用在大气浇注中的钢锭生产的锻件，在42CrMo 钢锻件中仍有出现，而奥氏体、铁素体和莱氏体钢不形成白点。主要分析 42CrMo 钢锻件白点裂纹的形成及预防控制白点的产生。

白点的形成的主要原因

白点是由于钢中氢含量过多和内应力共同作用造成的，即白点的产生主要与两个因素有关：钢中的氢含量和钢在热压力加工后冷却过程中产生的内应力，并且，含氢量较高只是产生白点的必要条件，钢在热压力加工后冷却过程中产生的内应力是产生白点的充分条件。只有氢的作用，热压力加工后的钢坯并不一定形成白点，只有在钢坯内存在着较大内应力的情况下。含氢量较高的钢坯才会产生白点。随钢材温度的降低，氢在钢中溶解度减小，当冷速加快时，柱状晶内的氢来不及扩散至大气中，聚积在钢的显微孔隙中并结合成分子态，更使其扩散困难，形成巨大的局部压力，达到钢的破断强度以上，从而使钢产生内部断裂，即我们说的白点。因而，白点多分布于柱状晶及以内区域。白点形成的温度区间为250～100℃之间，而氢扩散系数最大区间为650～300℃，故在300℃以下来不及扩散的氢就存在于钢中而引起应力。从而为形成白点创造了必要的条件。

白点的防止措施

由于白点主要是钢中氢和组织应力共同作用引起的，所以防止白点产生的最根本方法是：首先降低钢中的原始氢含量，把钢中的氢减少到钢的无白点极限含氢量以下，其次是通过热处理的方法减少钢坯中的氢含量和减少组织应力。

1 控制原始氢含量：

对于 42CrMo 钢锻件，可以挤压辊锻件为例来说，挤压辊锻件辊身直径大，形状短粗且辊身与辊颈直径差大，在挤压辊锻件冷却过程中，由于辊颈直径小，冷却速度快，其体积收缩会对辊身产生很大的拉应力，同时，辊身的长度短，两端辊颈的拉应力在辊身形成应力集中也较细长轴严重。因此为防止挤压辊锻件在锻后热处理和性能热处理过程中产生氢致缺陷，就需要将钢中的氢减得更低。

2 锻后扩氢处理和减低内应力：

氢是形成白点的主要因素，锻件中氢的去除是一个扩散过程。采用热处理去氢时，希望形成氢溶解度小，扩散速度大的组织，这样，只要扩氢充分，钢中残留量就越少。由于氢在奥氏体中的溶解量远大于在铁素体中的溶解度，因此，锻后扩氢处理应在奥氏体转变为珠光体（或贝氏体）的相变温度下进行。

白点断口的显微分析

白点是钢材的宏观缺陷，白点的存在极大地降低了钢材或结构件基体的力学性能，严重破坏钢基体的连续性，使钢材易于脆断，危害性极大，是钢材不允许存在的低倍缺陷。因此对白点的定性鉴别也显得非常重要。常规鉴别白点的方法，是依据GB/T 226-1991 之低倍检验方法：肉眼观察，在横截面低倍试样上出现细、短锯齿状裂纹，并主要集中在断面中心区，呈放射状的同心圆或呈不规则分布；在纵向断口上则表现为粗晶状银亮白点。这些是国标中鉴别白点的重要判据。

讨论与分析

一般认为白点的形成与钢中氢有直接关系。一般在冷却过程中，氢在钢中的溶解度降低，析出的氢在晶粒边界、夹杂表面及内部空腔处富集，并且压力逐渐增加。同时氢产生饱和沉淀，钉扎位错并阻碍位错运动，从而降低铁原子间的结合力，使基体脆化。当充气压力大于基体的断裂强度极限时，就会爆裂生成白点。相变时的组织应力和冷却时热应力的作用会促进白点的形成。白点断裂时所需要做的功很少，因此常常不易察觉。而白斑缺陷通常在拉伸等断口试验时产生，以夹杂物或疏松孔洞为裂纹源，经失稳扩展而形成与基体明显不同的准解理断裂区。这种白斑缺陷发生在拉伸过程后，在拉伸断裂前基体内并未出现裂纹，这与白点裂纹存在于钢材断裂前不同。

结语

(1) 白点是在冷却或存放等过程中形成的一种宏观缺陷，与钢中氢含量、组织应力、热应力密切相关，而白斑是在断裂过程中以夹杂物、疏松孔洞为裂纹源而形成的失稳扩展区。

(2) 扫描电镜下典型的白点缺陷具有浮云状和蛀道状花样，是白点经热处理后所独具的特征，可以作为区别鉴定白点与白斑的重要依据。

(3) 白点产生的根本原因是氢含量较高，真空处理等除氢工艺是消除白点缺陷的根本方法。

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