鍛件中的“白點(diǎn)”是冶金及鍛造的共同產(chǎn)物，該缺陷是在材料的冶煉中孕育在鍛件中發(fā)現(xiàn)，“白點(diǎn)”普遍以群的形式分布在鍛件較為中心的部位，對(duì)鍛件的危害很大，如何在鍛件中準(zhǔn)確判定“白點(diǎn)”及采取適當(dāng)?shù)腻懞鬅崽幚砉に囅@一缺陷，是鍛造企業(yè)在鍛件生產(chǎn)中的重要質(zhì)量保障措施。
“白點(diǎn)”是鍛件中常見(jiàn)的密集性缺陷，如何用超聲波探傷這種無(wú)損檢測(cè)方式正確判定鍛件的“白點(diǎn)”是我們這次技術(shù)探索的出發(fā)點(diǎn)，通過(guò)對(duì)超聲波探傷所發(fā)現(xiàn)缺陷波型特征的分析，結(jié)合對(duì)鍛件缺陷處金相觀(guān)察及打斷口方法證實(shí)缺陷性質(zhì)，利用超聲波缺陷的波型特征對(duì)鍛件“白點(diǎn)”的準(zhǔn)確判定，同時(shí)對(duì)已產(chǎn)生“白點(diǎn)”的鍛件采取一定的工藝措施消除“白點(diǎn)”。
我公司是一專(zhuān)業(yè)鍛造廠(chǎng)家，主要從事模塊及結(jié)構(gòu)件的自由鍛造，在生產(chǎn)5CrNiMo材料的模坯鍛件過(guò)程中，按GB/T11880-89《模鍛錘和大型機(jī)械鍛壓機(jī)用模塊技術(shù)條件》進(jìn)行超聲波檢測(cè)其合格率很低，現(xiàn)象主要反映為在模坯的縱向中心部分出現(xiàn)大面積密集性缺陷，為了弄清缺陷的性質(zhì)和找到解決的辦法，我公司技術(shù)人員對(duì)此作了一次較為全面的探索，我們首先設(shè)計(jì)了解決問(wèn)題的思路如下：
① 用超聲波探傷儀對(duì)鍛件缺陷作初步定位．
② 在缺陷部位垂直于模坯縱向?qū)δＥ鬟M(jìn)行切片取樣
③ 用磁探傷對(duì)取樣切片上超聲波探傷所發(fā)現(xiàn)的缺陷進(jìn)行顯像定位
④ 對(duì)磁探傷顯像定位的缺陷用線(xiàn)切割取金相觀(guān)察試樣及打斷口觀(guān)察
⑤ 用金相觀(guān)察對(duì)缺陷進(jìn)行定性分析
⑥ 在定性分析的基礎(chǔ)上提出工藝解決措施
⑦ 用超聲波探傷不合格的模坯實(shí)施工藝試驗(yàn)
⑧ 用新工藝處理后的模坯再用超聲波探傷復(fù)檢
下面就介紹一下我公司的這次工藝探索的實(shí)際操作過(guò)程
1、 用超聲波探傷儀對(duì)鍛件缺陷進(jìn)行初步定位．
鍛件尺寸：2000×400×185
鍛造材料：5CrNiMo
鋼錠錠型：2.5T四方錠下料(450×450×750)
鍛造工藝：加熱溫度1180℃，始鍛溫度1150℃，經(jīng)兩火三鐓三拔自然緩冷。
鍛后退火：880℃保溫6－8小時(shí)爐冷至500℃以下出爐。
鍛件的超聲波探傷情況如下
圖一的紅色區(qū)域?yàn)殄懠暡ㄌ絺l(fā)現(xiàn)密集缺陷的區(qū)域，深度方向分布約占鍛坯厚度的30%左右。；
圖二為在24dB衰減掃描下的密集缺陷波型圖。
若以大平底調(diào)整以Φ2平底孔定靈敏度，測(cè)得該模塊185mm處聲程的大平底一次回波分貝值為60dB（波幅高設(shè)為80%）；同聲程Φ2平底孔與大平底的分貝差為Δ=20lg(PB/Pf)=20lg(2λX/πD2f) （X≥3N）
X—工件厚度 Df—要求探出的最小平底孔尺寸 λ=C/f
λ—波長(zhǎng)mm C—波速 m/s f—頻率MZ
2.5P20-D探頭的頻率為2.5Mz 則λ=5.9/2.5=2.36
經(jīng)計(jì)算Δ=36.8dB，則掃描衰減應(yīng)為60－36.8=23.2dB
密集缺陷最大當(dāng)量值的計(jì)算：
在最大缺陷波約80%波幅高測(cè)得其分貝值為36.5dB。
Df= （2λX2f/10ΔBf/20πXB） 計(jì)算出最大缺陷當(dāng)量為Φ1.75左右。
２、在鍛坯上作切片取樣
圖三為對(duì)缺陷鍛坯作切片取樣情況，兩塊切片厚度分別為16mm與32mm，切片經(jīng)平磨后直接用肉眼觀(guān)察未發(fā)現(xiàn)有任何缺陷（切片磨后情況如圖四所示）。
3、 用磁探傷對(duì)取樣切片上超聲波探傷所發(fā)現(xiàn)的缺陷進(jìn)行顯像定位
由于切片經(jīng)平磨后直接用肉眼不能發(fā)現(xiàn)任何缺陷，故，隨后對(duì)切片采取磁探傷熒光顯像定位的措施來(lái)觀(guān)察和確定缺陷位置
圖五是對(duì)切片進(jìn)行磁粉探傷的情況，圖六紅圈處是在熒光下顯現(xiàn)的鍛件內(nèi)部缺陷情況。
圖七、圖八是分別對(duì)16mm及32mm兩切片磁探傷后，用記號(hào)筆標(biāo)出的鍛件內(nèi)部密集缺陷的分布情況，同時(shí)為對(duì)磁探傷顯像定位的缺陷用線(xiàn)切割切取金相觀(guān)察試樣及作打斷口觀(guān)察試樣，我們?cè)俅螌?duì)以上兩切片進(jìn)行了垂直分割，取1、2號(hào)試塊作磁探傷缺陷顯像定位后再作金相試樣切割及打斷口觀(guān)察。
4、 對(duì)缺陷部位作斷口試驗(yàn)
在對(duì)以上兩塊試樣作好斷口敏感缺口后，對(duì)其進(jìn)行打斷口試驗(yàn)，其斷口斷貌如下圖所示
從以上兩個(gè)斷口試樣的斷面上可清晰地看到超聲波及磁探所發(fā)現(xiàn)的鍛件內(nèi)部的密集缺陷是“白點(diǎn)”。
5、 用金相觀(guān)察對(duì)缺陷進(jìn)行定性分析
在磁探傷所發(fā)現(xiàn)的缺陷處取15×15金相試樣一件，試樣磨制好經(jīng)4%硝酸酒精腐蝕后分別在100倍、500倍、1000倍光學(xué)顯微鏡下觀(guān)察金相情
從以上幾張金相圖片可看出，超聲波探傷所發(fā)現(xiàn)的鍛件內(nèi)部的密集缺陷實(shí)際上是一條晶間裂紋
從相關(guān)資料介紹，鍛件中“白點(diǎn)”的形成主要是由于原材料中含氫量過(guò)多（一般要求鋼材中的H含量≤2.1ppm），氫原子在常溫下在晶界處以氫分子形式聚集，由于其體積的增長(zhǎng)而“撐破”了晶界形成晶間裂紋，我公司的這次試驗(yàn)也完全驗(yàn)證了以上說(shuō)法，同時(shí)從金相觀(guān)察發(fā)現(xiàn)，由于晶間裂紋是由氫分子的形成而產(chǎn)生，故裂紋處完全無(wú)氧化現(xiàn)象，這種裂紋應(yīng)該在外力作用下?lián)兄匦隆昂负稀钡墓に囆裕覀兏鶕?jù)“白點(diǎn)”形成的這一特點(diǎn)，對(duì)已產(chǎn)生“白點(diǎn)”的鍛件進(jìn)行重新鍛造，同時(shí)制定特殊的鍛后熱處理工藝去除原材料中的含氫量，重新處理后的鍛件仍然用24dB衰減掃描，發(fā)現(xiàn)鍛件內(nèi)原有的“白點(diǎn)”已完全消除了。
結(jié)束語(yǔ)：
鍛件在超聲波探傷中呈現(xiàn)的密集性缺陷是多種多樣的，“白點(diǎn)”是鍛件內(nèi)部密集性缺陷的基本形式之一，從我們的這次探索發(fā)現(xiàn)，通過(guò)計(jì)算出的單個(gè)“白點(diǎn)”當(dāng)量值并不大，但從斷口可看出“白點(diǎn)”的實(shí)際面積遠(yuǎn)比所計(jì)算出的當(dāng)量值大，這說(shuō)明“白點(diǎn)”在鍛件存在其危害性是非常大的，但從本次探索的另一方面看，“白點(diǎn)”由于是非氧化性的晶界裂紋，通過(guò)重新鍛造對(duì)所產(chǎn)生的晶間裂紋“焊合”后并加以特殊的排氣除氫工藝，鍛件中的“白點(diǎn)”是可消除的。
特別感謝：重慶恒重鍛造有限責(zé)任公司傅宗柱老師的無(wú)私分享.
來(lái)源：每天學(xué)點(diǎn)熱處理
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