折叠
锻造时金属表面局部被翻折压入，形成与表面成一定角度的缝隙，缝内有氧化皮，两侧常伴脱碳，走向与金属流动方向一致，多见于圆角、分模线附近和多次压下的部位。
为什么要追溯到制造缺陷
铸件和锻件出现断裂或渗漏时，用户往往首先怀疑载荷或使用不当，而制造方则倾向于认为是工况问题。断口上的裂纹源如果恰好落在缩松、夹渣或折叠上，这类争议就有了客观依据。反过来，零件内部存在缺陷也不等于缺陷就是失效原因：很多铸件允许存在一定程度的缺陷，只要它们不在关键部位、尺寸在验收要求以内。
所以分析的核心问题有三个：裂纹是否起源于缺陷；缺陷的类型、尺寸和位置是否超出技术要求；在缺陷之外，载荷、结构和材料是否也存在问题。只有把这三点都说清楚，结论才能同时用于质量判定和工艺改进。
常见铸造缺陷与识别特征
| 缺陷 | 形成原因 | 形貌特征 | 常见位置 |
|---|---|---|---|
| 缩孔 | 金属凝固收缩得不到补缩 | 较大的不规则孔洞，内壁粗糙，可见枝晶末端 | 热节、厚大截面、最后凝固处 |
| 缩松 | 枝晶间残余液体凝固收缩，补缩通道被封闭 | 分散的细小孔洞，沿枝晶间分布，常连成渗漏通道 | 壁厚交界处、凸台根部、铸件中心区 |
| 气孔 | 金属液中溶解气体析出，或铸型、型芯产生的气体进入 | 圆形或椭圆形孔洞，内壁光滑，有时发亮 | 铸件上部、表皮下、型芯附近 |
| 夹渣与夹杂 | 熔渣、氧化膜、耐火材料或型砂卷入 | 形状不规则的非金属物，铝合金中可见折叠的氧化膜 | 浇注系统附近、铸件上表面 |
| 冷隔 | 两股金属液汇合时温度过低，未能完全熔合 | 边缘圆滑的缝隙，界面上常有氧化膜 | 远离浇口的薄壁处、液流汇合处 |
| 热裂 | 凝固末期收缩受阻，在固液共存状态下被拉开 | 曲折不规则，沿晶或沿枝晶间，裂纹面氧化严重 | 截面转角、厚薄交界、收缩受型芯阻碍处 |
| 冷裂 | 冷却到较低温度后铸造应力超过强度 | 较平直，穿晶，裂纹面氧化较轻 | 应力集中处、厚薄悬殊的连接部位 |
| 偏析 | 凝固过程中合金元素和杂质分布不均 | 成分和组织不均，局部硬脆或耐蚀性差 | 铸件中心、最后凝固区、大型铸锭 |
缩松与气孔都表现为孔洞，但成因和对策不同：缩松内壁可见枝晶，需要改善补缩；气孔内壁光滑，需要控制气体来源。在扫描电镜下观察孔洞内壁，通常可以明确区分。
常见锻造缺陷与识别特征
过热与过烧
锻造加热温度过高或保温过长导致晶粒粗大，严重时晶界氧化或局部熔化。过热降低韧性，过烧则使锻件在锻打时或使用中沿晶开裂。
流线分布不当
锻造流线反映金属的变形方向，沿流线方向性能较好。机加工切断流线、使流线端头暴露在高应力表面，或出现涡流、穿流，会降低疲劳强度和横向韧性。
白点
大截面合金钢锻件中的氢在冷却过程中聚集，叠加组织应力形成的内部细小裂纹。横截面酸浸后呈细发状裂纹，纵向断口上呈银白色的圆形或椭圆形斑点。
内部裂纹
锻造温度过低、压下量分配不当或原始铸锭中心疏松未锻合，造成锻件心部裂纹或残留孔洞，通常需要超声检测才能发现。
表面裂纹与原材料缺陷
终锻温度过低会产生表面裂纹；原材料表面的发纹、结疤和折叠，在锻造后也可能保留下来。
缺陷与疲劳裂纹源的关系
缺陷对静强度的影响主要来自有效截面减小，而对疲劳强度的影响要大得多，因为缺陷边缘存在严重的应力集中。承受交变载荷的铸锻件，疲劳裂纹常常就从表面或近表面的缩松、气孔、夹渣和折叠处起始。泵壳、支架、轮毂等铸件在设备振动下工作时，位于圆角和凸台根部的缩松尤其容易成为振动疲劳的起点。
缺陷是否危险，取决于它的大小、形状、位置和方向。同样大小的缺陷，位于表面比位于内部危险；尖锐的裂纹状缺陷比圆滑的孔洞危险；垂直于最大拉应力方向的缺陷比平行的危险；位于高应力区的缺陷比位于低应力区的危险。高强度钢在高周疲劳下，裂纹有时从内部夹杂物起始，断口上形成以夹杂物为中心的圆形区域，即所谓“鱼眼”。
对渗漏失效，缺陷的连通性比尺寸更关键。分散的缩松单个很小，但如果沿枝晶间相互连通并贯穿壁厚，就会在压力下渗漏，这类问题在阀体、泵壳和液压铸件中很常见。
低倍、金相与断口识别方法
- 无损检测定位切割前先用射线或工业计算机断层扫描检查铸件内部孔洞的分布，用超声检测锻件内部缺陷，用磁粉或渗透检测表面裂纹和折叠，确定取样位置。
- 断口观察确认裂纹源是否落在缺陷上，在扫描电镜下观察孔洞内壁是枝晶还是光滑表面，判断夹杂物和氧化膜。
- 低倍检验在横截面和纵截面上做酸浸低倍检验，显示缩孔、疏松、偏析、白点和锻造流线；硫印可以显示硫的偏析分布。
- 金相检验观察缺陷周围组织，折叠和旧裂纹两侧的氧化与脱碳，热裂沿枝晶间分布的特征，以及过热过烧的晶界状态。
- 成分分析用能谱分析夹渣和夹杂物成分，判断是脱氧产物、熔渣还是耐火材料或型砂；必要时测定偏析区的成分差异。
- 对照技术要求测量缺陷尺寸与位置，与图纸和验收要求比较，并检查同批零件的缺陷分布，判断是个别问题还是批次性工艺问题。
制造缺陷与服役损伤的区分
| 容易混淆的现象 | 制造缺陷的特征 | 服役损伤的特征 |
|---|---|---|
| 锻造折叠与疲劳裂纹 | 缝内有氧化皮，两侧脱碳，走向与金属流动一致，末端圆钝 | 两侧无脱碳，起于应力集中处，断口有贝纹线 |
| 铸造热裂与服役热疲劳裂纹 | 单条或少数几条，曲折沿枝晶间，位于收缩受阻的转角 | 多条网状或平行，裂纹内充满层状氧化物，分布在温差最大的表面 |
| 缩松与腐蚀坑 | 孔洞内壁可见枝晶，分布于壁厚内部并可连通 | 从表面向内发展，坑内有腐蚀产物，与介质接触面对应 |
| 白点与氢致延迟开裂 | 大锻件内部，银白色斑点，锻后冷却过程中形成，使用前即存在 | 多见于高强度小件，起于表面应力集中处，与镀覆、酸洗或服役环境相关 |
工艺改进方向
- 铸造：优化浇注系统和冒口布置，保证顺序凝固与充分补缩，必要时设置冷铁；控制金属液除气、除渣和浇注温度，铸型和型芯保持干燥。
- 铸件结构：避免壁厚悬殊和孤立热节，转角处采用适当圆角，减少收缩受阻引起的热裂。
- 锻造：控制始锻和终锻温度，合理分配变形量，模具圆角足够大，避免金属回流形成折叠。
- 流线控制：使锻造流线沿零件外形分布，避免在高应力表面切断流线。
- 大锻件：控制钢中氢含量，锻后按要求缓冷或进行防白点处理。
- 检验：对关键铸锻件在高应力区和密封区进行无损检测，按批次抽检低倍和金相组织。
北京与杭州的分工
北京团队负责现场调查、振动相关测试和综合分析；需要实验室仪器分析的部分，可由集团杭州实验室承接。具体由哪个实验室完成哪些项目、报告是否带 CMA、CNAS 标志，在方案和报价中写明。
常见问题
铸件里有气孔，就一定是质量问题吗？
不一定。很多铸件技术要求允许存在一定程度的气孔和缩松，关键在于缺陷是否位于高应力区或密封面、尺寸是否超出验收要求，以及裂纹或渗漏是否确实起源于该缺陷。需要结合图纸要求和断口证据判断。
断口上看到亮白色的圆斑，是什么？
大锻件纵向断口上的银白色圆形或椭圆形斑点，通常是白点，即氢导致的内部细小裂纹。高强度钢疲劳断口上以夹杂物为中心的圆形区域则是“鱼眼”。二者成因不同，需要通过低倍检验和扫描电镜确认。
锻造折叠和裂纹怎么区分？
折叠的缝隙内有氧化皮，两侧常有脱碳，走向与金属流动方向一致，末端圆钝；锻造后产生的裂纹或服役疲劳裂纹两侧一般没有脱碳。取金相截面观察缝隙两侧的组织，是最可靠的判别方法。
铸件渗漏怎样找到原因？
先在压力下确定渗漏点，再在该处做射线或断层扫描检查，然后切取截面观察孔洞的形态和连通情况。缩松渗漏常沿枝晶间连通，气孔渗漏孔洞较圆，冷隔渗漏沿未熔合界面，判明类型后才能对应改进工艺。
分析时需要提供哪些工艺资料？
最好提供材料牌号与熔炼方式、铸造或锻造工艺、热处理记录、无损检测报告、图纸及缺陷验收要求，以及失效件所在批次的其他零件。有同批合格件或未使用件时一并提供，便于对比判断。