钢材发蓝断口试验

断口发蓝是一种检测钢材宏观夹杂物的常用手段，它是将钢材断口试样用热处理炉在300-350℃进行烘烤，至断口面形成黑蓝色膜，以观察钢中非金属夹杂物的分布。

由于此方法是在折断后试样上进行烤蓝，断面极易氧化或沾上油污导致烤蓝时断面加热不均匀，使烤蓝工艺难以掌控，烤蓝效果不理想。

国外有低碳低合金钢发蓝断口试验检验规范，但不适合中、高碳合金钢，高碳铬轴承钢，高碳铬不锈轴承钢等钢种的发蓝断口检验。

为此，笔者提出了一种简易可行的发蓝断口热处理操作工艺，适合高、中、低碳合金钢，高碳铬轴承钢，高碳铬不锈轴承钢等钢种的发蓝断口检验。通过该方法获得良好的发蓝断口，能够较为准确地评定钢中夹杂物的含量及分布。

1 断口试样及其制备

1.1   取样

试片应从轧后棒材、轧坯或相当方坯截面上截取，试样厚度为15～20mm，见图1。

（a）棒材取样

图1发蓝断口取样示意图

1.2试样尺寸

一般情况下，该试验方法可直接适用于适用于φ40mm～250mm钢材的纵向发蓝断口检验。若受断口检验能力的影响，对超大规格钢材的发蓝断口检验，可采取分别制备断口试样的方式进行发蓝断口检验，如图2所示，在钢材横截面上切取中心区（C）发蓝断口试样1块，与中心对称的表面区（S）及中间区（M）2块，断口发蓝处理后再统一进行评定。横向断口试样厚度15～20mm。

1.3断口试样刻槽处理

在试样横截面处过中心开一个深度1/3H的槽（H为试样厚度），要求槽底较为尖锐，贯穿试样整个横截面，开槽目的是便于将试样一次性折断，避免其塑性变形，影响夹杂物显示。可采用机加工方式或电火花方式开槽，如刨铣V型槽或线切割开槽等加工方式。

1.4 断口试样热处理

将发蓝断口试样在钢的奥氏体化温度下保温一段时间进行淬火，之后进行回火处理。建议热处理工艺如下。

低碳合金钢：880-900℃保温60min，水淬；570-590℃高温回火，保温60min出炉空冷；

中碳合金钢：870-890℃保温60min，水淬；570-590℃高温回火，保温60min出炉空冷。

高碳合金钢、高碳铬轴承钢、高碳铬不锈轴承钢：880-900℃保温60min，油或水淬；570℃-590℃保温60min出炉空冷。

1.5 断口试样折断

断口试样经上述热处理后出炉空冷，对于低碳合金钢可直接将试样折断；中碳合金钢、高碳合金钢、高碳铬轴承钢、高碳铬不锈轴承钢用测温枪测试试样表面温度，当温度降至300~350℃（蓝脆温度）时，迅速将试样折断。

试样折断方法如下：将断口试样刻槽面朝下放置在断口机（或压力试验机）支撑台上，确保冲击刀口与断口试样刻槽中心线相吻合，然后在冲击载荷（或压力）作用下将断口试样一次折断，严禁反复冲压，断口组织呈纤维状。

1.6 断口试样发蓝处理

将折断后的试样在空气中自然冷却（或采取一定的保温措施，特别是对于尺寸较小的断口试样，避免折断后急速冷却），试样断口面经氧化变色后将显示清晰的蓝色。若钢中存在非金属夹杂物，夹杂物会以白色线条状出现在断口蓝膜中。

2 试验结果与讨论

2.1非金属夹杂物的评定和表示方法

对经过断口发蓝处理的试样进行非金属夹杂物含量评定，评定中用裸眼或不大于10倍的放大镜对发蓝断口试样进行观察，记录发蓝断口面上非金属夹杂物的分布情况。

发蓝断口分三区，即表面区（S）、中间区（M）和中心区（C），评定时应考虑夹杂物长度大于1mm，每个区间的夹杂物总量和它们的长度，对夹杂物类型没有区分。

图2：发蓝断口检验区域划分示意图

2.2讨论

     经多次试验验证确定：高、中、低碳合金钢，高碳铬轴承钢，高碳铬不锈轴承钢等的发蓝断口检验热处理工艺调整为880℃保温一段时间（奥氏体均匀化）后，在油或水中淬火得到淬火马氏体组织，然后570℃~590℃进行高温回火，获得回火索氏体组织，待试样空冷至300℃~350℃（蓝脆温度）时打断。此时断口检验面为均匀明显的深蓝色，夹杂物显示清晰。由于在蓝脆温度下直接打断试样即可观察，所以不存在断面烤蓝不均、断面氧化、断面存在油污等影响夹杂物评定的不利因素。发蓝断口试样的断口形貌如图3~5所示。

GCr15SiMn  φ42 横向发蓝断口

GCr15SiMn  φ50 横向发蓝断口

 GCr15SiMn  φ130 纵向发蓝断口