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        閥套(Cr12MoV)磁粉檢測的磁痕顯示

        2021-04-21 04:07:04麗,邱斌,趙
        無損檢測 2021年4期
        關(guān)鍵詞:磁痕內(nèi)孔磁粉

        馬 麗,邱 斌,趙 鵬

        (1.四川省科源工程技術(shù)測試中心,成都 610091;2.四川航天長征裝備制造有限公司,成都 610100;3.四川航天烽火伺服控制技術(shù)有限公司,成都 611130)

        磁粉檢測主要應(yīng)用于對鐵磁性材料的檢測,針對零件表面及近表面缺陷的檢測具有檢測靈敏度高,顯示直觀,結(jié)果可靠等特點(diǎn)。

        Cr12MoV鋼屬于鐵磁性材料,細(xì)分為高碳高鉬萊氏體鋼,材料中加入了鉬、釩等合金元素,使得鋼的使用性能、工藝性能等得到了明顯的改善,具有較好的熱加工性能和沖擊韌度,較高的耐磨性、淬透性、淬硬性、強(qiáng)韌性、熱穩(wěn)定性、抗壓強(qiáng)度等,其綜合性能優(yōu)良,廣泛應(yīng)用于很多方面[1-2]。

        在實(shí)際生產(chǎn)中,為了進(jìn)一步保證產(chǎn)品質(zhì)量,控制生產(chǎn)成本,避免質(zhì)量風(fēng)險,通常選用磁粉檢測對加工過程中的零件進(jìn)行檢測。

        在對某批次閥套零件(材料Cr12MoV)進(jìn)行中心導(dǎo)體法磁粉檢測時,發(fā)現(xiàn)整批零件(見圖1)內(nèi)孔壁沿軸線方向上有呈線性的缺陷顯示痕跡。有的磁痕顯示只有一條,有的則呈現(xiàn)多條磁痕顯示,長度10~50 mm不等。其顯示的嚴(yán)重程度各有差別,有的輪廓清晰、明顯,形貌清晰程度與常見的裂紋形貌有些相似;而有的顯示痕跡的輪廓較淡、細(xì)長,形貌特征與發(fā)紋較為相似。

        圖1 閥套零件外觀

        由于同批次閥套在檢測過程中,其外表面并未發(fā)現(xiàn)類似磁痕顯示,因此考慮內(nèi)孔壁的磁痕顯示,可能是由操作者磁化規(guī)范選擇不當(dāng)或電流過大產(chǎn)生的。

        通過對這批零件先進(jìn)行退磁處理,再根據(jù)零件尺寸重新調(diào)整了磁化電流,再次對閥套進(jìn)行磁粉檢測,但是內(nèi)孔壁磁痕顯示依然存在,只是磁痕顯示略淡。

        為了判斷磁痕顯示的性質(zhì)及形成原因,在后續(xù)試驗(yàn)中采用了熒光滲透檢測、金相檢驗(yàn)等試驗(yàn)方法進(jìn)行驗(yàn)證,旨在為零件生產(chǎn)過程中的質(zhì)量控制提供依據(jù)和保障。

        1 檢測材料與檢測方法

        Cr12MoV鋼的化學(xué)成分如表1所示,實(shí)測值符合標(biāo)準(zhǔn)GB/T 1299-2014的要求。狀態(tài)為淬火(1 0201 040 ℃)+低溫回火(150200 ℃),熱處理后硬度為6064 HRC。

        表1 Cr12MoV鋼的化學(xué)成分 %

        先對閥套進(jìn)行熒光滲透檢測復(fù)驗(yàn),驗(yàn)證線性顯示是否為表面裂紋;再按軸線方向?qū)α慵M(jìn)行剖切后進(jìn)行磁粉檢測(直接通電法)復(fù)驗(yàn),觀察內(nèi)孔壁部位是否依舊存在磁痕顯示;若磁痕顯示仍然存在,則對閥套進(jìn)行金相試驗(yàn)取樣,利用光學(xué)顯微鏡進(jìn)行金相檢驗(yàn)。

        2 檢測結(jié)果與分析

        2.1 熒光滲透檢測

        將閥套進(jìn)行退磁處理后,用超聲波清洗機(jī)進(jìn)行清洗,零件表面干凈后依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)GJB 2367A-2005對其進(jìn)行熒光滲透檢測,檢測靈敏度為3級,檢測結(jié)果為閥套表面未發(fā)現(xiàn)任何顯示。由此可證明,此前磁粉檢測所發(fā)現(xiàn)的磁痕顯示并非表面開口型缺陷。

        2.2 磁粉檢測(直接通電法)

        熒光滲透檢測完畢,用超聲波清洗機(jī)將閥套清洗干凈,將零件按軸線方向進(jìn)行剖切,然后采用直接通電法對其進(jìn)行磁粉檢測復(fù)驗(yàn),發(fā)現(xiàn)內(nèi)孔壁表面相應(yīng)位置依舊存在磁痕顯示(見圖2)。

        圖2 對切后閥套的磁粉檢測結(jié)果

        2.3 金相檢驗(yàn)

        磁粉檢測復(fù)驗(yàn)后,針對磁痕部位進(jìn)行取樣,按常規(guī)方法制成標(biāo)準(zhǔn)試樣,用體積分?jǐn)?shù)為4%硝酸酒精溶液浸蝕,在光學(xué)金相顯微鏡上觀察,金相檢驗(yàn)結(jié)果如圖3所示。垂直于磁痕橫截面方向分布著較為均勻的點(diǎn)狀白亮組織,而沿著磁痕方向分布著條帶狀白亮組織,有些條帶顯示較寬,有些則顯示較窄。條帶狀白亮組織與磁痕分布一致。經(jīng)分析,白色組織為碳化物,磁痕顯示是碳化物聚集引起的。

        圖3 試樣的金相檢驗(yàn)結(jié)果

        2.4 磁痕判別及形成原因分析

        由以上試驗(yàn)結(jié)果可知,Cr12MoV材料閥套內(nèi)孔壁上經(jīng)磁粉檢測后,所產(chǎn)生的線性顯示與碳化物分布相關(guān)。由于碳化物分布呈條帶狀,所以磁痕顯示一般呈現(xiàn)為線性連續(xù)顯示,且根據(jù)條帶狀碳化物分布的密集程度不同,會出現(xiàn)一條或多條磁痕顯示。

        這種顯示若不經(jīng)仔細(xì)判別,則會被誤認(rèn)為是裂紋或發(fā)紋,對公司控制生產(chǎn)成本和生產(chǎn)效率都會產(chǎn)生不利影響。觀察時可借助3~10倍放大鏡,其形貌、成因經(jīng)仔細(xì)判別后與裂紋、發(fā)紋有明顯差異,裂紋一般呈不規(guī)則線性顯示,中間部位粗,而兩端頭尖細(xì),容易形成應(yīng)力集中,危害性很大;而發(fā)紋則是由原材料中的金屬夾雜物或氣泡在軋制過程中被拉長而產(chǎn)生,顯示痕跡一般如發(fā)絲狀,磁痕顯示較淡,兩端頭較圓,不易產(chǎn)生應(yīng)力集中。

        該批次Cr12MoV閥套是采用熱軋料機(jī)加而成的,因此棒料靠近中心部位的碳化物容易沿軋制方向呈帶狀、網(wǎng)狀、塊狀、堆集狀分布,而棒料靠近表面的區(qū)域由于變形容易,則碳化物容易破碎,不易形成條帶狀,因此外表面不會因?yàn)樘蓟锒a(chǎn)生磁痕顯示。

        磁粉檢測中零件表面的磁痕顯示成因與漏磁場吸附磁粉密切相關(guān),零件本身材料成分組織的不均勻、零件外形結(jié)構(gòu)的變化、制造工藝等都會引起磁力線的畸變,在零件表面形成磁痕顯示。在高碳合金鋼的原始組織中,影響磁特性最大的就是碳及合金元素,一般隨著碳及合金元素(如Cr,Mo)含量的增加,鋼的磁導(dǎo)率便會發(fā)生變化,且極易產(chǎn)生合金碳化物[2-4]。由于此批次零件的碳化物組織呈條帶狀相互平行分布、聚集,所以碳化物的磁導(dǎo)率與周圍基體組織的磁導(dǎo)率相差變大,在磁化過程中磁力線發(fā)生畸變,從而吸附磁粉,在零件表面上形成線性磁痕顯示[5]。

        3 結(jié)語

        (1) Cr12MoV材料的閥套內(nèi)孔壁表面磁痕顯示的成因及形貌與裂紋、發(fā)紋不同,其是碳化物呈條帶狀所致。

        (2) 碳化物組織呈條帶狀聚集,與周圍基體組織磁導(dǎo)率產(chǎn)生差異,磁化過程中引發(fā)磁力線畸變,組織吸附磁粉,在零件表面形成磁痕顯示,此顯示屬于非相關(guān)性顯示。

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