■ 章文顯　萬升云　鄭小康　錢坤才　楊雯青

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蠕墨鑄鐵制動盤灰斑缺陷異常磁痕分析

■ 章文顯萬升云鄭小康錢坤才楊雯青

摘 要：采用磁粉探傷和滲透檢驗對制動盤進行探傷檢驗，分析磁痕顯示，對盤體不同部位進行金相分析和對比；分析磁痕成因，蠕化率不均、蠕化劑顆粒大小選擇不當(dāng)和碳當(dāng)量設(shè)計不合理引起盤面組織不均勻，兩側(cè)磁導(dǎo)率差異較大，形成異常磁痕。異常磁痕現(xiàn)象屬組織不均勻，但盤體近表面球狀石墨集聚在一起，數(shù)量增多勢必降低盤體的熱傳導(dǎo)性，必須改進和優(yōu)化工藝，以控制球狀石墨的數(shù)量。

關(guān)鍵詞：蠕墨鑄鐵；制動盤；灰斑缺陷；磁痕；磁粉探傷；滲透檢驗

軌道客車用分體式制動盤的外徑為φ640 mm，材料牌號為RuT350，生產(chǎn)加工工藝為：鑄造→退火處理→粗加工→盤體超聲波探傷→精加工。2013年初，發(fā)現(xiàn)幾批制動盤精加工后，盤面目視可見灰色斑點狀缺陷（見圖1），對其進行熒光濕法磁粉探傷，發(fā)現(xiàn)盤面出現(xiàn)磁粉積聚現(xiàn)象。為了準確判別磁痕，對磁痕部位進行分析、對比、驗證，最終確認鑄造工藝不當(dāng)、蠕化率不均、石墨偏析分布、為數(shù)不多的球狀石墨聚集在一起導(dǎo)致兩側(cè)磁導(dǎo)率差異較大是磁痕出現(xiàn)的根本原因。

1　探傷檢驗

1.1磁粉探傷

（1）儀器：CJE-I型磁軛探傷儀，提升力44.1 N；

（2）熒光磁懸液：ZT-CXY水基熒光罐裝磁懸液，磁粉粒度不小于320目；

（3）靈敏度：A1-15/50試片清晰顯示。

圖1　灰色斑點狀缺陷

1.2滲透檢驗

如果磁粉檢驗的磁痕顯示由鑄造裂紋引起，正常情況下，滲透檢驗應(yīng)有痕跡顯示。對有磁痕顯示部位采用局部著色滲透檢驗。滲透檢驗結(jié)果表明，有磁痕顯示部位均無滲透痕跡顯示，說明磁痕顯示不是因開口缺陷引起，排除磁痕為鑄造裂紋缺陷。

2　金相檢查

進一步分析磁痕顯示，對盤體不同部位進行金相分析和對比，在圖1中紅色虛線方框部位（磁粉積聚嚴重程度不同的3個部位）進行金相取樣，試樣編號為1#、2#、3#。

經(jīng)金相檢查，3個試樣的蠕化率、組織和硬度的檢測結(jié)果見表1，蠕化率、組織見圖2—圖7。

表1　蠕化率、組織和硬度檢測結(jié)果

從表1可以看出， 1#、2#、3#試樣的蠕化率、組織和硬度均符合技術(shù)要求，但3個部位間的蠕化率差異較大，最大蠕化率相差約15%（1#、2#試樣之間），存在不均勻現(xiàn)象。

另外，1#試樣盤體部位距表面1.5 mm范圍存在球狀石墨聚集現(xiàn)象（見圖8），3#試樣盤體部位距表面3 mm范圍存在球狀石墨聚集現(xiàn)象（見圖9），而2#試樣盤體部位則未有此現(xiàn)象。說明盤體局部近表面（3 mm范圍）存在球狀石墨聚集現(xiàn)象，且深淺不一。

3　磁痕成因分析

（1）蠕化率不均。蠕鐵制動盤為高蠕化率鑄件，在蠕化處理過程中，由于蠕化處理工藝和蠕化劑加入量不當(dāng)，以及攪拌不充分，使局部區(qū)域Mg、RE含量降低，容易在局部形成片狀石墨，即形成灰斑。

（2）蠕化劑顆粒大小選擇不當(dāng)。在蠕化處理過程中，由于蠕化劑顆粒偏大，蠕化處理工藝不當(dāng)和攪拌不充分，蠕化劑比重小，上浮的蠕化劑在鑄件表面層局部聚集，形成局部球狀石墨團聚，即形成黑斑。

（3）碳當(dāng)量設(shè)計不合理。蠕鐵制動盤生產(chǎn)過程中，碳當(dāng)量設(shè)計偏高。在蠕化處理過程中，孕育處理不當(dāng)，造成石墨漂浮，球狀石墨在鑄件表面層局部聚集，即形成黑斑。

上述3種原因都會引起盤面組織不均勻，兩側(cè)磁導(dǎo)率差異較大，形成異常磁痕。

圖2　1#試樣約90%蠕化率

圖3　1#試樣鐵素體+約45%珠光體組織

圖4　2#試樣約75%蠕化率　

圖5　2#試樣鐵素體+約45%珠光體組織

圖6　3#試樣約85%蠕化率

圖7　3#試樣鐵素體+約45%珠光體組織

圖8　1#試樣球狀石墨聚集現(xiàn)象

圖9　3#試樣球狀石墨聚集現(xiàn)象

4　結(jié)束語

制動盤盤體表面出現(xiàn)此類異常磁痕現(xiàn)象雖然屬于組織不均勻，但盤體近表面球狀石墨集聚在一起，數(shù)量增多勢必降低盤體的熱傳導(dǎo)性，必須改進和優(yōu)化工藝，以控制球狀石墨的數(shù)量。

蠕鐵制動盤表面外觀存在灰斑時，應(yīng)對盤面進行磁粉探傷，若發(fā)現(xiàn)類似磁痕顯示時，需采取有效措施保證蠕鐵制動盤質(zhì)量。

5　參考文獻

[1] 李炯輝. 無損檢測手冊 金屬材料金相手冊（上冊）[M].北京：機械工業(yè)出版社，2006.

[2] 王文清，李魁盛. 鑄造工藝學(xué)[M]. 北京：機械工業(yè)出版社，1998.

[3] 任桂香，張益忠. 蠕鐵制動盤灰斑缺陷的消除方法[J]. 現(xiàn)代鑄鐵，2012(3)，58-61.

章文顯：中車戚墅堰機車車輛工藝研究所有限公司，工程師，江蘇 常州，213011

萬升云：中車戚墅堰機車車輛工藝研究所有限公司，教授級高級工程師，江蘇 常州，213011

鄭小康：中車戚墅堰機車車輛工藝研究所有限公司，工程師，江蘇 常州，213011

錢坤才：中車戚墅堰機車車輛工藝研究所有限公司，教授級高級工程師，江蘇 常州，213011

楊雯青：中車戚墅堰機車車輛工藝研究所有限公司，工程師，江蘇 常州，213011

責(zé)任編輯 高紅義

中圖分類號：U260.35

文獻標識碼：A

文章編號：1672-061X（2016）02-0030-02