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        16Mn殼程筒體超聲波檢測密集性缺陷失效分析與探討

        2018-10-26 08:04:38郭宗山
        金屬加工(熱加工) 2018年10期
        關(guān)鍵詞:點缺陷白點譜分析

        ■ 郭宗山

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        鍛件超聲波檢測各標準要求檢測人員密切注意鍛件危害性缺陷,如白點,但實際檢測工作中往往把注意力集中在工件是否存在按標準規(guī)定應(yīng)發(fā)現(xiàn)的缺陷及對其定位、定量上,缺乏對缺陷的定性分析,而缺陷的定性分析對于發(fā)現(xiàn)問題產(chǎn)生的根本原因,進而制訂相應(yīng)的預(yù)防措施是非常必要的。近期,我們對一批材質(zhì)為16Mn的殼程筒體的檢測,準確定性分析判定為白點缺陷并經(jīng)解剖驗證,現(xiàn)把情況介紹如下。

        我公司用本單位冶煉φ800 mm、重7448kg鋼錠經(jīng)鍛前加熱、鐓粗、沖孔、拔長至壁厚為120mm、長1600mm,粗加工后筒體外圓面UT檢測發(fā)現(xiàn)工件中段壁厚方向深40~100mm處存在多處密集性缺陷(見圖1,黃色油漆標注處為發(fā)現(xiàn)缺陷部位),缺陷當量尺寸為φ2~φ6mm,由缺陷引起的最大底波降低量為20dB。UT檢測所用設(shè)備為:友聯(lián)PXUT—350+數(shù)字式超聲波檢測儀,探頭規(guī)格為:2.5Pf20,靈敏度調(diào)整方式為試塊法,掃查靈敏度為φ2—6dB。

        圖1 殼程筒體缺陷部位

        1. 缺陷定性分析

        該鍛件缺陷分布范圍較大,當量大小較均勻,缺陷波形尖銳清晰,缺陷波多而密集,彼此間清晰可辨,各缺陷波有獨立存在的特征,波峰陡峭,波根狹窄,隨探頭移動,缺陷波瞬起瞬落,交替變化,但波形特征基本不變(見圖2)。降低檢測靈敏度,缺陷波下降較慢,而底波下降較快,局部缺陷嚴重處,底波降低嚴重甚至無底波(見圖3)。

        通過對缺陷波形特征的觀察與綜合分析,初步認為該鍛件的缺陷為白點。由于超聲波檢測并不能準確判定缺陷性質(zhì),為更加準確對該缺陷進行定性,我們對鍛件進行了解剖分析。

        圖 2

        圖 3

        2. 理化分析

        (1)化學(xué)分析 該殼程筒體的化學(xué)成分檢測結(jié)果如表1所示,符合GB/T1591—2008《低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼》的要求。

        表1 化學(xué)分析結(jié)果(質(zhì)量分數(shù)) (%)

        (2)低倍分析 取圖1所示黃色油漆標記處的斷面進行低倍分析:在弧形端面的內(nèi)壁至t/2范圍內(nèi)發(fā)現(xiàn)多處存在小裂紋(見圖4b),裂紋最長達6mm。取如圖4a箭頭所示縱向試樣進行彎曲,發(fā)現(xiàn)斷口存在白點缺陷。

        圖 4

        3.原因分析

        缺陷定性為白點后,為進一步查找白點產(chǎn)生的原因,我們又對缺陷部位進行了顯微分析與能譜分析。

        (1)顯微分析 拋光態(tài)裂紋局部形貌如圖5a所示,裂紋尖端比較圓鈍,裂紋附近有較多的灰色夾雜物,近裂紋處非金屬夾雜物檢測結(jié)果為:A1.5、B0.5、C0.5、D1.0、Ds0.5;圖5c為裂紋全貌,顯微組織為貝氏體+少量鐵素體,裂紋兩側(cè)未發(fā)現(xiàn)脫碳現(xiàn)象(見圖5b、圖5c)。裂紋兩側(cè)組織具有連續(xù)性,表明開裂在最終熱處理后(該筒體為鍛后空冷,也即開裂出現(xiàn)在鍛前加熱后)。圖6是遠離裂紋處的顯微組織:鐵素體+珠光體+少量貝氏體,此處的非金屬夾雜物檢測結(jié)果為:A0.5、B0.5、C0.5 D1.0、Ds0.5。

        圖5 裂紋顯微分析

        (3)能譜分析 經(jīng)能譜分析(見圖7)確認圖5a中裂紋附近灰色物質(zhì)為MnS夾雜物。

        圖6 遠離裂紋處顯微組織

        圖7 裂紋附近夾雜物能譜分析

        4.討論

        該殼程筒體的化學(xué)成分符合GB/T1591—2008的標準要求,宏觀檢測發(fā)現(xiàn)受檢面有許多小裂紋,其附近顯微組織為貝氏體+少量鐵素體,與遠離裂紋處的組織有所不同,裂紋兩側(cè)未發(fā)現(xiàn)脫碳和過熱現(xiàn)象,裂紋穿晶擴展。裂紋附近有較多的灰色夾雜物:MnS夾雜物,在筒體縱向斷口上發(fā)現(xiàn)白點缺陷。

        綜合以上檢測分析,我們認為該16Mn殼程筒體超聲波檢測密集性缺陷為白點,產(chǎn)生原因為:鋼錠在澆注凝固過程中生成了硫化物,硫化物具有塑性,在后續(xù)鍛造時能延伸為條狀夾雜成為裂紋源,而硫化物又是弱的捕氫劑,更多的氫將集聚在夾雜物的尖端,容易在此處形成應(yīng)力源從而在鍛造過程中產(chǎn)生白點缺陷。

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