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

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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和碳當量設計不合理引起盤面組織不均勻，兩側磁導率差異較大，形成異常磁痕。異常磁痕現象屬組織不均勻，但盤體近表面球狀石墨集聚在一起，數量增多勢必降低盤體的熱傳導性，必須改進和優化工藝，以控制球狀石墨的數量。

關鍵詞：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，發現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，發現盤面出現磁粉積聚現象。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、蠕化率不均、石墨偏析分布、為數不多的球狀石墨聚集在一起導致兩側磁導率差異較大是磁痕出現的根本原因。

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#。

經金相檢查，3個試樣的蠕化率、組織和硬度的檢測結果見表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象（見圖9），而2#試樣盤體部位則未有此現象。說明盤體局部近表面（3 mm范圍）存在球狀石墨聚集現象，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，以及攪拌不充分，使局部區域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。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）碳當量設計不合理。蠕鐵制動盤生產過程中，碳當量設計偏高。在蠕化處理過程中，孕育處理不當，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，兩側磁導率差異較大，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象

圖9　3#試樣球狀石墨聚集現象

4　結束語

制動盤盤體表面出現此類異常磁痕現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，數量增多勢必降低盤體的熱傳導性，必須改進和優化工藝，以控制球狀石墨的數量。

蠕鐵制動盤表面外觀存在灰斑時，應對盤面進行磁粉探傷，若發現類似磁痕顯示時，需采取有效措施保證蠕鐵制動盤質量。

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：機械工業出版社，2006.

[2] 王文清，李魁盛. 鑄造工藝學[M]. 北京：機械工業出版社，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