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    8種鍛件缺陷的主要特征及其產生原因 常州奧嘉機械有限公司

    發布日期:2022-02-21 點擊:497

    1、由原材料產生的缺焰


    毛細裂紋(發裂):


    位于鋼材表面,深約0.5-1.5mm 的毛細裂紋,軋制鋼材時,鋼錠的皮下氣泡被輾長而破裂形成的。鍛前若不去掉,可能引鍛件裂紋。


    結疤:


    在鋼材表面局部地方存在的一層易剝落的薄膜,其厚度可達1.5imn左右。鍛造時不能焊合,以結疤形態出現在鍛件表面上。原因是澆注時,由于鋼液飛濺而凝結在鋼錠表面,軋制時被壓成薄膜而貼附在軋材表面即為結疤。鍛后經酸洗清理,結疤剝落,鍛件表面上出現凹坑。


    折縫(折疊):


    在軋材端面上的直徑兩端出現方向相反的折縫。折縫同圓孤切線成一角度,折縫內有氧化夾雜,四周有脫碳。是由于軋輾上型槽定徑不正確,或型槽磨損面產生的毛刺在軋制時被卷成折疊,鍛前若 不去掉,將殘留鍛件表面。


    非金屬夾雜物:


    在軋材的縱斷面上出現被拉長了的,或被破碎但沿縱向斷續分布的非金屬夾雜。前者如硫化物,后者如氧化物、脆性硅酸鹽。主要是由于在熔煉時,金屬與爐氣、容器之間發生化學反應形成的;另外,在熔煉澆注時由于耐火材料、砂子等落人鋼液而引起。


    展狀斷口:


    往往出現在鋼材的心部分。在鋼材的斷扣或斷面上,出現一些與折斷了的石板、樹皮相似的形貌。這種缺陷在合金鋼,特別是鉻鎳锏、鉻鎳鎢鋼中出現較多,在碳鋼中也有發現。鋼中存在非金屬夾雜物,枝晶偏析、氣孔、疏松等缺陷,在鍛造過程中沿縱向被拉長.使鋼材斷口呈片層狀。層狀斷口嚴重降低鋼材橫向力學性能, 鍛造時很易沿分層破裂。


    成分偏析帶:


    在某些合金結構鋼.如40CrNiMoA、 38CrMoAlA等鍛件的縱向低倍上,沿流線方向出現不同于流線的條狀或條帶狀缺陷,缺陷區的顯微硬度與正常區的明顯不同。成分偏析帶主要是由于原材料生產過程中合金元素發生偏析造成的輕微的成分偏析帶對力學性影響不大,嚴重的偏析將明顯降低鍛件的塑性和韌性。


    亮條或亮帶:


    在鍛件表面或鍛件加工過的表面上,出現長度不等的亮條。亮條大多沿鍛件縱向分布。這種缺陷主要出現在鈦合金和高溫合金鍛件中。由于合金元素偏析造成。鈦合金鍛件中的亮條,多屬低鋁低釩偏析區,高溫合金鍛件上的亮條區,多屬鉻鈷等元素偏高亮條的存在使材料的塑性和韌性下降。


    碳化物偏析級別不合格:


    經常在高速鋼、高鉻冷變形模具鋼等碳含量高的合金鋼中出現,其特點是在局部區域有較多的破化物集聚,使碳化物偏析超過了許可的標準。由于鋼中萊氏體共晶碳化物在開坯和軋制時未充分破碎,均勻分開所造成。嚴重的碳化物偏析容易引起鍛件過熱、過燒或開裂。


    白點:


    在鋼坯的縱向斷口上呈圓形或橢圓形的銀白色斑點,在橫向斷口上呈細小的裂紋。白點的大小不一,長度為1-20mm或更長。白點在合金結構鋼中常見,在普通碳鋼中也有發現。由于鋼中含氫較多和相變時組織應力大引起。大型鋼坯鍛軋后冷卻較快時容易產生白點。白點是隱藏在內部的裂紋,降低鋼的塑性和強度。白點是應力集中點,在交變裁荷作用下. 易引起疲勞裂紋。


    縮孔殘余:


    在鍛件低倍檢査時,出現不規劃的皺折狀縫隙,形似裂紋,呈深褐色或灰白色;高倍檢査縮孔殘余附近有大量非金屬夾雜物,質脆易剝落。由于鋼錠冒口部分產生的集中縮孔未切除干凈,開坯和軋制時殘留在鋼坯內部而產生的。


    鋁合金擠壓棒村上的粗晶環:


    經熱處理后供應的鋁合金擠壓棒材. 在其橫斷面外層環形內出現粗大晶粒,稱粗晶環。粗晶環的厚度.從棒材的開始擠出端至末端是逐漸增加的。主要是由于鋁合金中含有Mn、Cr等元素以及擠壓時金屬與擠壓筒壁之間的摩擦,使棒材表面層變形劇烈所致。具有粗晶環的坯料,鍛造時容易開裂,如留在鍛件上將降低零件性能。


    鋁合金氧化膜:


    在鍛件低倍侑上氧化膜沿金屬流線分布,呈黑色短線狀。在垂直于氧化膜縱向的斷口上,氧化膜類似撕裂分層;在平行于氧化膜縱向的斷口上,氧化膜呈片狀或細小密集的點狀。模鍛件內的氧化膜,容易在腹板上或分型面附近見到。熔煉時鋁液中沒有去除的氧化物夾雜,在澆注過程中由表面卷入金屬液內,在擠壓、鍛造等變形過程中被拉長、變薄而成為氧化膜 。氧化膜對鍛件縱向力學性能影響小,對橫向,特明是短橫向力學性能的影響較大。按照鍛件類別和氧化膜標準進行比較,不合格的才報廢。


    2、由下料產生的缺陷

    切斜:


    坯料端面與坯料袖線傾斜,超過了許可的規定值。剪切時棒料未壓緊造成的。切斜的坯料鐓粗時容易彎曲、模鍛時不好定位,易形成折疊。


    坯料端部彎曲并帶毛刺:


    切料時部分金屬被帶人剪刀間隙之間,形成尖銳的毛刺,坯料端部有彎曲變形。由于剪刀片之間間隙太大,或刃口不銳利造成有毛刺的坯料,鍛造時容易產生折疊。


    坯料端部凹陷或凸起:


    坯料端面中間部分金屬是拉斷的,因而端面上出現凸起或凹陷。原因是刀片之間的間隙太小,坯料中間部分金屬不是被剪斷的而是拉斷的,使部分金屬被拉掉。這樣的坯料鍛造時容易產生折疊和裂紋。


    端部裂紋:


    主要是在剪切大截面坯料時出現,在冷態下剪切合金鋼或高碳鋼時,也有這種裂紋。由于材料硬度過高、剪切時刀片上的單位壓力太大而引起。鍛造將使端部裂紋進一步擴大。


    凸芯開裂:


    車床下料時,在坯料端面上往往留有凸芯,若未去掉.則在鍛造時可能導致在凸芯周圍形成開裂。由于凸芯截面小、冷卻快;端面面積大、冷卻慢、因而導致在凸芯周圍形成裂紋。


    氣割裂紋:


    一般位于坯料端面或端部,裂口是粗糙的。氣割前沒有充分預熱,導致形成較大熱應力而引起。


    砂輪切割裂紋:


    高溫合金在冷態下用砂輪切割時,往往導致在端面產生裂紋。這種裂紋有時要在加熱之后才能用肉眼看到。高溫合金導熱性差,砂輪切割產生的大量熱量不能迅速傳導出去,在切割斷面上形成很大熱應力,甚至產生微小裂紋。加熱時再次產生較大熱應力,使微小裂紋擴大成肉眼可見裂紋。

    3、由于加熱產生的缺陷

    過熱:


    由于加熱溫度過高造成晶粒粗大的現 象。碳鋼過熱的特征是出現魏氏組織;工模具鋼以一次碳化物為特征,某些合金結構鋼如!8Cr2Ni4WA, 20Cr2Ni4A.過熱后除晶粒粗大外,還有MuS沿界析出,對后者用通常的熱處理方法不易消除。原因是加熱溫度過高或時間過長、或由于沒有考慮到變形熱效應的影響而引起過熱將使鋼鍛件的力學性能,特別是塑性和沖擊軔度降低。在一般情況下,通過退火或正火可使鋼鍛件的過熱消除。


    “蛤蟆皮”表面:


    鋁合金、筒合金的坯料,在鐓粗時表面形成“蛤蟆皮”或者出現類似皮的粗糙表面,嚴重時還要開裂。由于坯料過熱,晶粒粗大而引起。有粗晶環的鋁合金毛壞,仵鐓粗時也會出現這種現象。


    魏氏α相或β脆性:


    (α+β)鈦合金壞料過熱后,其顯微組織的特征是,a相沿粗大的原始β晶粒晶界和晶內呈粗條狀析出。晶內析出的粗條狀α相.各按一定的方向排列,即形成所謂的魏氏a相。由于加熱溫度超過了 (α+β)鈦合金的β轉變溫度而引起有魏氏α相的鈦合金鍛件,其拉伸塑性指標明顯降低,這就是所謂的β跪性熱處理不能消除β膽性。


    鍛件的過燒:


    過燒部位的晶粒特別粗大,氧化特別嚴重,裂口間的表面呈淺灰藍色。碳鋼和合金結構剛過燒后,晶界出現氧化和熔化。工模具剛過燒后,晶界因熔化而出現魚骨狀萊氏體。由于爐溫過度或坯料在高溫區停留時間過長而引起。爐中的氧沿晶界滲透到晶粒之間,發生氧化或形成易熔的氧化物共晶使晶粒間聯系遭到破壞。


    鍛件的過燒:


    表面呈黑色或暗黑色,有時表面還有雞皮狀氣泡,鋁合金坯料過燒后,其顯微組織中將出現晶界熔化、三角晶界或復熔球。只要有其中的一種現象存在即 為過燒。鋁合金坯料加熱溫度過高時,強化相熔化,冷卻下來后,在顯微組織中即可看到晶界加粗、三角晶界或復熔球之類的特殊形態。


    加熱裂紋:


    一般是沿壞料的橫斷面開裂,而且裂紋是由中Jan向四周擴展的。這種裂紋多產生于高溫合金和高合金鋼鋼錠和鋼壞加熱。由于坯料尺寸大,導熱性差而加熱速度又過快,在坯料中間和表層之間溫差大,由此產生的熱應力超過了坯料的強度所致。


    銅脆:


    鍛件表面上出現龜裂。高倍檢查,有銅沿晶界分布 。在加熱過銅料的爐子中加熱鈉料時易產生這種缺陷。爐內殘存的氧化銅屑,加熱時被鐵還原為自由銅。熔融的銅原子在高溫下沿奧氏體晶界擴 散,削弱了晶粒間的聯系所致。


    蔡狀斷口:


    在鋼鍛件的斷口上出現一些像蔡晶體一樣的閃閃發亮的小平面。這種缺餡在合金結構鋼和高速鋼中容易見到。由于加熱溫度過高或終鍛溫度高,變形量又不夠大而引起。萘狀斷口的實質是過熱。因而將降低鋼鍛件的塑性和韌性。


    石狀斷口:


    是合金結構鋼嚴重過熱后出現的一種缺陷。石狀斷口是在調質狀態下現察到的,具特征是在纖錐狀斷口基體上出現,—些尤金屬光澤的、像水泥一樣的灰白色小平面。用熱處理方法不能消除它,因而是一種不許可的缺焰。加熱溫度過高,使MnS大量溶解,熔于鋼中的MnS在冷卻時,以很細致點沉淀在粗大的奧氏休晶界上,削弱了晶界的結合力,調質處理使鋼基體的韌性加強以后,鋼在折斷時便沿奧氏體晶界斷裂,從時在斷口上形成一些無光澤的灰白色的過熱小水平面。具有石狀斷口的鍛件應報廢。


    低倍粗晶:


    低倍粗晶是合金結構鋼鍛件過熱后的另一種反映、其特征是,在鍛件的酸侵低倍試片上,呈現肉眼可見的多邊形晶粒,嚴重時這些多邊形晶??雌饋沓恃┢瑺?。過熱的奧氏體晶粒晶界比較穩定,通常的熱處理可以將其消除。而再結晶僅在粗大的奧氏體晶內進行,在一個典氏體晶粒內生成了若干個新的小晶粒。由于小晶粒晶界較薄或位向差別不大,因而在低倍上看到的仍是原始的奧氏休粗大晶粒即低倍粗晶。


    脫碳:


    鋼件表層的含磷量比內部的明顯降低,硬度值比要求的低。在高倍組織上表層的滲碳體數量減少。在氧化性氣氛中加熱高碳鋼,含硅量多的鋼時很易脫碳。鋼在高溫下表層的碳被氧化。脫碳層深度由0.01-0.6mm,視鋼的成分、爐氣成分、溫度和加熱時間的長短而定脫碳使零件的強度和疲勞性能下降、磨損抗力減弱。


    增碳:


    經油爐加熱的鍛件,其表面或部分表面碳含量明顯提高,硬度變大,增碳層的碳的質量分數可達1%左右,局部點甚至超過2%,出現萊氏體組織,増碳厚度有的達到1.5-1.6mm。坯料的油爐里加熱時,兩個噴嘴的噴射交叉區得不到充分燃燒,或噴嘴霧化不良噴出油滴,使鍛件表面產生增碳。增碳的鍛件,切削時易打刀。


    未熱透引起的心部開裂:


    常在壞料頭部出現心部開裂,其開裂深度與加熱和鍛造有關,有時裂紋沿縱向貫穿整個坯料。由于保溫時間不夠未熱透,心部塑性低而引起。高溫合金導熱性差,若坯料截面尺寸大,應注意給予足夠的保溫時間。



    4、由鍛造產生的缺陷

    鼓肚表面縱裂:


    自由嫩粗時,在毛坯的鼓肚表由上由于拉應力作用,產生不規則的縱向裂紋。由于毛坯與砧塊接觸面間存在摩擦力,引起不均勻變形而出現鼓肚,若一次燉粗量過大,就會產生縱裂。


    十宇裂紋 (縱向內裂):


    這種裂紋常在低塑性的高速鋼、高鉻鋼的拔長工序中產生。十宇裂紋沿鍛件橫斷面對角線分布,其樅向擴展深度不—,嚴重的可以賞穿整個毛坯長度。在反復翩轉90°的拔長過程中。若送時量過大,則在毛坯橫截面的對角線上將產生很大的交變剪切,當切應力超過材料許可值時,便沿對角線方向產生裂紋。


    縱向條狀裂紋:


    主要出現在對料進行抜長由圓形壓成方形時,或在拔長后將坯料倒拔、滾圓時。在橫截面上,裂紋出現在中間部分呈條狀,裂紋沿縱向的擴展深度不一,與鍛造搡作有關。在用平砧對毛坯進行倒按或滾圓時,毛坯的水平方向有拉應力出現,此拉應力沿毛壞表面向中間變大在中間處達很大值,當其超過材料強度后便形成縱向內裂。


    角裂:


    在拔長后坯料的四根被上零散出現的拉裂裂口。角裂多出現在高速鋼、高鉻鋼坯料的拔長工序中。 壞料拔長成方后,棱角部分溫度下降,棱角與本體部分的力學性能差異變大。棱角部分因金屬流動閑難產生拉應力而開裂。


    內部橫向裂紋:


    在坯料樅向斷面上沿高度方向出現的條狀裂紋。高速鋼、高鉻鋼坯料拔長時,若送進比小于0.5,則易產生這種裂紋。當拔長時的送料比小于0.5時、在壞料軸向將產生拉應力。當其超過坯料中某薄弱 處的材料抗拉強度時,便要在該處引起橫向裂紋。


    沖孔裂紋:


    在沖孔邊緣沿徑向出現的裂紋。在鉻鋼沖孔時出現較多。由于沖孔芯子沒有預熱、預熱不足或一次沖孔變形量太大而引起。


    雙相鍛造裂紋:


    模鍛奧氏體、鐵素體或半馬氏體不銹鋼坯料時,沿α相和γ相的界面或強度較低的α相出現的開裂。由于過剩α相太多(在奧氏體、鐵素體不銹鋼中α相超過百分之12、在半馬氏體鋼中α相超過百分之10)和加熱溫度偏高所引起。


    分型面裂紋:


    模鍛件沿分塑面出現開裂,常常要切邊后才顯露出來。原材料非金屬夾雜物多,有縮孔殘余或疏松,模鍛時擠入分型面所致


    穿筋:


    在具有L形、U形和H形截面的模鍛件筋條或凸臺的根部,出現的與分型面平行的裂縫。由于壞料過多,筋條充滿后,腹板上多余金屬較多,在繼續模鍛時,腹板上多余金屬向飛邊榷劇烈流動,在筋條根部產生較大剪應力。當其超過金屬抗抑強度后,便形成穿筋。


    剪切帶:


    鍛件橫向低倍上出現流浪狀的細晶區。多出現在鈦合金和低溫鍛造的高溫合金鍛件中。由于鈦合金和高溫合金對激冷敏感性大,模鍛過程中,接觸面附近難變形漢逐步擴大,在難變形區邊界發生強烈剪切變形所致。結果形成了強烈方向性,使鍛件性能下降。


    帶狀組織:


    鐵素體或其他基體相在鍛件中呈帶狀分布的一種組織。多出現在亞共析鋼、奧氏體一鐵素體不銹鋼和半馬氏體鋼中。由于在兩相共存情況下鍛造變形產生的它降低材料的橫向塑性指標,容易沿鐵素體帶或兩相的變界處開裂。


    鍛件流線分布不當:


    鍛件低倍上出現流線斷開、回流、渦流對流等流線親亂現象。由于模具設計不當,坯料尺寸、形狀不合理以及鍛造方法選擇得不好所引起。


    折疊:


    在外規上折疊與裂紋相似,在低倍試片上折疊外流線發生彎曲、如果是裂紋、則流線被切斷。在高倍試片上,與裂紋底部尖細不間,折疊底端圓鈍,兩側氧化較嚴重。折疊是鍛造過程中已氧化過的表層金屬匯合在一起而形成的。自由鍛件上的折疊,主要是由干拔長時送時量太小,壓下量太大或砧塊圓角半徑太小而引起;模鍛件上的折疊,則主要是模鍛時金屬發生對流成或回流造成的。


    晶粒不均勻:


    鍛件中某些部位的晶粒特別粗大,另外一些部位卻較小,形成晶粒不均勻耐熱鋼及高溫合金對晶粒不均勻特別敏感。始鍛溫度過高,變形量不足,使局部區域的變形程度落入臨界變形;或者終鍛溫 度偏低,使高溫合金坯料局部有加工硬化,淬火加熱時該部分晶粒嚴重長大。晶粒不均勻會引起持久性能,疲勞性能下降。


    鑄造組織殘留:


    如果殘留有鑄造組織,鍛件的伸長率和疲勞強度往往不合格。在低倍試件上,殘留鑄造組織部分的流線不明顯. 甚至可以見到樹枝狀晶。主要出現在用鑄錠作坯料的鍛件中。由于鍛比不夠大或鍛造方法不當引, 這種缺陷使鍛件的性能下降,尤其是沖擊韌度和疲勞性能下降更多。


    局部充填不足:


    鍛件凸起部分的頂端或棱角充填不足的現象、主要發生在模鍛件的筋條、凸肩轉角等處,使鍛件輪廓不清晰。毛坯加熱不足、金屬流動性不好、預鍛摸瞠和制坯摸瞠設計不合理、設備噸位偏小等都可能引起出現這種缺陷。


    模鍛不足:


    鍛件在與分型面垂直方向上的所有尺寸都變大,即超過了圖樣上規定的尺寸。這種缺陷很容易出現在錘上模鍛件上。飛邊橋部阻力過大,設備噸位不足,毛坯體積或尺寸偏大,鍛造溫度偏低,模膛 磨損過大等均可引起欠壓。


    錯差:


    模鍛件上半部相對下半部沿分甩面產生了銪位。鍛模安裝不正或錘頭與導軌之間間隙過大;或者鍛模上沒有平衡鐠位的鎖口或導柱。


    表面魚鱗狀傷痕:


    模鍛件局部表面很粗糙,出現魚鱗狀傷痕。在模鍛奧氏體和馬氏體不銹鋼時,很容易產生這種表面缺陷。由于潤滑劑選擇不當,潤滑劑質量欠佳,或者由于潤滑劑涂抹不均勻,造成了局部粘模所致。


    5、由于切邊產生的缺陷

    切邊裂紋:


    切邊時,在分裂面處產生的裂紋。由于材料塑性低,在切邊時引起開裂。鎂合金模鍛件切邊溫度過低;銅合金模鍛件切邊溫度過高都會產生這種裂紋。


    殘留毛刺:


    切邊后沿模鍛件分型面四周圍留下大于0.5mm的毛刺,如果切邊后尚需校正,則殘留毛刺將被壓入鍛件體內而形成折疊。切邊模間隙過大,刃口磨損過度,或者切邊模的安裝與調整不準確,均可以引起殘留毛刺。


    表面壓傷:


    模鍛件與凸模的局部接接觸面上,出現壓痕或壓傷。由于凸膜與模與模緞件接觸面部分的形狀不吻合.或推壓面太小造成。


    彎曲或扭曲變形:


    橫鍛件在切邊時出現的彎曲或扭曲變形。在細長、扁簿、形狀復雜的模鍛件上容易發生。由于切邊凸模鍛件的接觸面太小,或出現了不均勻接融而引起。



    6、鍛后冷卻不當產生的缺陷

    冷卻裂紋:


    裂紋光滑鈿長,有時呈網狀龜裂。高倍現察:裂紋附近出現馬氏體組織,無塑性變形痕跡。多在馬氏體鋼鍛件上發生。由于鍛后冷卻過快,產生了較大的熱應力和組織應力所致。在200℃左右砂坑或爐渣中緩冷可以防止此種裂紋。


    冷卻變形:


    大型、薄壁、細筋框架式構件,在鍛后冷卻過程中發生的翹曲變形。由于鍛造中產生的殘余應力和冷卻不均勻引起的應力相互作用而引起。鍛后立即退火可以防止此種缺陷。


    475℃脆性裂紋:


    鐵素體不銹鋼鍛后冷卻過慢,在通過400-520℃溫度區間的停留時間過長而出現的表面裂紋。由亍在400-520℃停留時間過長,促使某種特殊物質析出而導致脆性。在400-520℃快冷可以防止裂紋。


    網狀碳化物:


    碳化物沿晶界呈網狀析出,使鍛件塑性和韌性下降。這種缺陷在碳含雖高的鋼鍛件中經??梢砸姷?由于設后冷卻緩慢,使碳化物得以沿晶界折出,它使鍛件在淬火時容易裂紋,惡化零件的使用性能。


    7、鍛后熱處理產生的缺陷

    硬度過高:


    鍛件在熱處理后檢查硬度時、測得的硬度比技術條件要求的高。由子正火后冷卻過快,或鋼的化學成分不合格等所引起。


    硬度偏低:


    鍛件硬度比技術條件要求的低。由于淬火溫度偏低、回火溫度偏高、或者多次加熱引起表層嚴重脫碳而造成。


    硬度不均(有軟點):


    在同一鍛件上不同部位的硬度相差很大,局部地方的硬度偏低。由干一次裝爐量太多,保溫時間太短或局部有嚴重脫碳而引起。


    變形:


    在熱處理過程,特別是在淬火中,鍛件發生變形。由于熱處理工藝不合理、冷卻方式不當引起。


    淬裂:


    在鍛件的尖角等應力集中處開裂。與鍛造裂紋不同,淬火裂紋的內側壁表面上沒有氧化與脫碳現象。由于沒有進行預備熱處理、淬火溫度太高、冷卻速度過快以及鍛件內部有夾雜物等缺陷所引起。


    黑色斷口:


    斷口呈暗灰色或近似黑色。在顯微組織中,有棉絮狀的石墨分布在不均勻的球狀珠光體上。多在高碳工具鋼鍛件出現。由于鍛后退火時間過長,或經過多次退火處理,從而促進了鋼的石墨化過程和石墨碳的析出所造成的。


    8、鍛件在清理過程中產生的缺陷

    過腐蝕:


    在鍛件表面上出現麻坑或麻點,呈琉松多孔狀。由于酸洗溶液變質,酸洗時間過長,或者有酸液殘留在鍛件上所致。


    腐蝕裂紋:


    多出現在馬氏體不銹鋼鍛件上,其特征是在鍛件表面上有細小網狀裂紋,在顯微組織中裂紋沿晶界擴展。由于鍛后鍛件上的殘余應力未及時消除,在酸洗過程中產生了應力腐蝕而導致形成裂紋。


    局部過熱裂紋:


    在表面用砂輪清理時出現的裂紋。在鐵素體不銹鋼鍛件上容易發生。用砂輪打磨引起局部過熱所致??筛挠蔑L鏟來清理其表面缺陷。




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