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锻件缺陷的分析方法总结

 草虫gg 2023-06-12 发布于四川

     锻件的缺陷按存在部位主要有三大类,外观质量缺陷、锻件几何形状和尺寸缺陷锻件的内在缺陷。
     外观质量缺陷包括表面微裂纹、折叠、压伤、斑点、表面过烧等。外观质量缺陷主要用目测法观察,对表面微细裂纹等缺陷用目测判定不准时,可用磁粉、着色等无损检测方法。
     锻件几何形状和尺寸缺陷,主要用各种通用的量具如游标卡尺、直角尺和卡钳等对锻件尺寸、角度进行逐个测量。
     锻件内在缺陷包括宏观组织缺陷、微观组织缺陷、力学性能缺陷及化学成分缺陷,对这些内在缺陷的分析通常都要解剖锻件,制备检验分析测试的样件,用通用和专用检测设备进行测试,也有部分缺陷可以用无损检测方法进行检测分析。

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宏观组织缺陷的检验分析

    锻件的低倍组织缺陷主要包括裂纹、折叠、缩孔、气孔、偏析、疏松、白点、非金属夹杂等。

    裂纹:钢材裂纹有轴心晶间裂纹(显示蜘蛛网状)和发纹两种。发纹是钢中夹杂和气孔等缺陷在加工时延伸而成,表现为沿钢材加工方向类似于头发丝般细细的裂纹。
    白点:由于对氢控制不当造成的钢材内部微裂纹,浸蚀后可见到直的、弯曲的或锯齿形的细长的裂纹,在纵向截面上,白点显示为圆形或椭圆形的银白色斑点。
    缩孔:钢锭在切冒口时,切头量过小,钢中仍会存在残余缩孔。一般在钢材横断面的轴心区域,显示不规则的皱褶、缝隙或空洞,周围聚集严重的疏松、偏析或夹杂。疏松:钢材不致密性的表现,是钢中最常见的低倍组织缺陷。按缺陷在材料横截面上的分布状况,可以分为中心疏松和一般疏松。
   偏析:钢中化学成分分布不均匀现象。按偏析区形状和分布有三类:方框形偏析、中心偏析、点状偏析。
   夹杂:分为金属夹杂、非金属夹杂和翻皮三类。金属夹杂显示出边界清晰,与基体金属颜色明显不同的异性金属块;非金属夹杂表现为一定深度又不规则的小空洞或与基体颜色不同的小颗粒,分布无一定规则;翻皮则显示为亮白色或暗色的无规则的细长带内部或周围常有非金属夹杂和气孔。
    锻件的低倍组织缺陷的检验分析方法常用酸蚀法(包括热酸蚀、冷酸蚀及电解浸蚀法)、断口试验方法及印痕法。仲裁时以热酸蚀法为准。热酸蚀法对一般结构钢、工具钢和不锈钢、耐热钢锻件等均可采用。酸蚀液主要采用容积比为1:1的工业盐酸水溶液,酸蚀温度在60~80℃范围内,侵蚀时间因钢种不同,可控制在5~20min 范围内。
   热酸蚀法除可显示锻件中的宏观组织缺陷,也可显示锻件中流线的分布、晶粒大小及分布等。
   冷酸蚀法有浸蚀和擦蚀两种方法。较大的零件或构件,可用擦蚀法,较小的零件宜采用浸蚀法,尤其适合于已加工好的零件。
   对整体或表面硬度较高的零件,热酸蚀易开裂而产生新的缺陷,渗碳淬火或表面淬火后的零件一般也采用冷酸蚀法检验。
    常用冷酸蚀溶液的操作特点及用途见下表。

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    电解酸蚀法以体积分数为 15%-30%的工业盐酸水溶液为电解液,在室温下进行断口试验方法可以检查结构钢、不锈钢锻件中的白点、层状组织、内裂纹等缺陷,以及弹簧钢锻件中的石墨碳及各钢种的过热、过烧等缺陷。对于铝、铜、镁等合金的晶粒度是否细致均匀、是否有氧化膜、氧化物夹杂等缺陷也可用断口法检验分析。
    印痕法主要检验硫、磷有害元素在钢材或零件截面上的分布情况。
    硫印法是将用 2%-5%的硫酸水溶液浸泡过的溴化银相纸的药膜面仔细地贴在试样表面,使相纸与试样表面紧密接触,覆盖时间约3min,使试剂与钢中含硫成分在相纸上发生化学反应,生成棕色硫化银沉淀:将相纸取下,定影、漂洗、上光即可获得硫印照片。相纸上出现的褐色斑点,即为硫化物聚集处,可显示试样中含硫量的高低和硫化物的分布。
    磷印法用于显示磷的偏析,可采用铜离子沉淀法、硫代硫酸钠法等。
    硫代硫酸钠法是采用含有焦亚硫酸钾的饱和硫代硫酸钠溶液对试样进行浸蚀,然后将经浸过盐酸溶液的相纸贴于试样表面,使其发生化学反应,在相纸上显示出彩色斑痕相纸上较深的褐色斑痕处即为含磷低的区域,颜色较浅或白色区域即为磷偏析处。
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微观组织缺陷的检验分析


     微观组织检验利用光学显微镜来检查锻件的晶粒度、非金属夹杂物、显微组织,如脱碳层、碳化物不均匀度、过热、过烧组织及其他要求的显微组织等。

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力学性能和工艺性能的检验分析

      将已经经过规定的最终热处理的锻件和试片加工成规定的试样,利用硬度计、拉伸试验机、冲击试验机、疲劳试验机等仪器进行力学性能及工艺性能数值的测定,以判定锻件的力学性能是否符合技术要求。

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化学成分检验

     一般采用化学分析法或光谱分析法对锻件的化学成分进行分析测试

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无损检验

     磁粉检验、渗透检验、涡流检验、超声波检验等无损检测方法均可用于锻件的质量检测分析。

    磁粉检验法广泛用于检查铁磁性金属或合金锻件的表面或近表面的缺陷,如裂纹发纹、白点、非金属夹杂物、分层、折叠等。该方法仅适用于铁磁性材料锻件的检验,对于奥氏体钢制的锻件不适用该方法。磁粉检测操作简便、直观、灵敏度高,能检测出缺陷的位置和表面长度,但不能确定缺陷的深度,也不能检测锻件内部的缺陷。
     渗透检验法除能检查磁性材料锻件外,还能检查非磁性材料锻件的表面缺陷,如裂纹、疏松、折叠等。渗透检测一般只用于检查非铁磁性材料锻件的开口暴露于表面的缺陷,对于深埋于表层以下的缺陷无能为力。渗透检测法操作简单,不需要专用设备,经济实用,显示缺陷直观,并可同时显示各个不同方向的缺陷,尤其适合于大型工件和不规则零件,以及现场零件的检修检查,但渗透检测法操作工序比较繁杂,受人为因素影响较大。
     涡流检验法用于检查导电材料的表面或近表面的缺陷。涡流检测是相对检测,要求有一个标准样块(标准伤、标准厚度等)作为比较;试件必须导电才能产生涡流。由于材料化学成分、硬度、组织状态和内应力等都可能影响到涡流的流动与分布,涡流检测可用来进行材料分选和硬度等性能的无损检测。
     超声波检验法用以检查锻件内部缺陷,如缩孔、白点、心部裂纹、夹渣等。超声波检测对面状缺陷敏感,对于平面缺陷,不管其厚度大小,只要超声是垂直射向它,就可以取得很高的缺陷回波。而对于球形缺陷,如缺陷不是相当大,或者不是较密集的话,就不能得到足够的缺陷回波。单个气孔的检出率较低。超声波检测的距离大,可对直径为几米的大型锻件内部进行检测。但超声波检测结果不直观,无客观性记录,对缺陷种类的判断需要有高度熟练的技术。检测人员根据荧光屏上的波形进行判断,缺陷的显示不直观。

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