軸類鋼鍛件磁粉檢測中發紋與裂紋的鑒別

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(西安陜鼓動力股份有限公司，西安 710611)

在軸類鋼鍛件的磁粉檢測中，經常會遇到沿軸向分布，磁痕清晰而不濃密的線性缺陷顯示，此類磁痕顯示為發紋缺陷。其是軸類鋼鍛件中比較常見的一類缺陷。

發紋的磁痕顯示與裂紋的磁痕顯示極為相似，不少檢測人員常將發紋誤判為裂紋。

發紋與裂紋這兩類缺陷對工件使用性能的影響差別較大。發紋對工件使用性能的影響較小，而裂紋的危害極大[1]。因此，掌握準確鑒別發紋與裂紋的方法，是檢測人員必備的一項技能。筆者提出了幾種發紋與裂紋的實用鑒別方法，可供磁粉檢測人員參考和借鑒。

1 相關行業標準與企業標準對裂紋與發紋的驗收要求

1.1 相關行業標準

1.1.1 NB/T 47013.4-2015《承壓設備無損檢測 第4部分:磁粉檢測》

NB/T 47013.4-2015標準對發紋與裂紋的要求為：

(1) 不允許任何裂紋和橫向缺陷顯示；

(2) 質量分級見表1。

表1 NB/T 47013.4-2015的質量分級 mm

1.1.2 JB/T 5442-1991《壓縮機重要零部件的磁粉檢測》

JB/T 5442-1991標準對發紋與裂紋的要求為：

(1) 不允許任何裂紋和橫向缺陷顯示；

(2) 質量分級見表2。

表2 JB/T 5442-1991的質量等級分類

1.2 相關企業標準或規范

在國家標準指導下，旋轉機械制造企業都會結合各自的產品特色及使用工況，并結合前期案例制定相應的標準或規范，如某旋轉機械制造企業對主軸磁粉檢測標準的質量分級為：

(1) 不允許裂紋缺陷；

(2) 質量分級見表3。

對比以上標準發現，無論是行業標準還是企業標準，對裂紋缺陷都是不允許存在的；而對于發紋缺陷，根據產品特色和使用工況在各質量等級中可以有條件地接受。檢測過程中若將裂紋誤判成發紋，將會嚴重影響產品質量。若將發紋誤判成裂紋，企業將會蒙受重大的經濟損失。由此可見，能準確地鑒別發紋與裂紋缺陷，對企業提高產品質量，降低用戶使用風險，合理縮減生產成本具有十分重要的意義。

2 發紋與裂紋的產生原因

2.1 發紋的產生原因

軸類鋼鍛件發紋是一種原材料缺陷，是鋼錠中的非金屬夾雜物或氣孔在拉拔或鍛壓過程中隨著金屬的流動方向形成的線性缺陷[2]。其在一定程度上會影響鋼的力學性能，特別是疲勞強度等。

表3 某旋轉機械企業主軸磁粉檢測標準的質量分級

2.2 裂紋的產生原因

軸類鋼鍛件裂紋的產生原因較為復雜，一般有以下幾種原因：

(1) 原材料缺陷形成的裂紋

鑄錠表面的裂紋、折疊、結疤、粗晶環等易造成主軸的表面裂紋。

(2) 鍛造裂紋

鍛造工藝不當，如加熱、終端溫度不當，冷卻速度過快等產生鍛造裂紋。

(3) 熱處理裂紋

熱處理時因加熱溫度過高或冷卻過快而產生裂紋。

3 發紋與裂紋的鑒別

通過對發紋與裂紋兩者磁痕顯示的反復對比和試驗，得出鑒別方法如下所述。

3.1 磁痕特征識別法

軸類鋼鍛件大多采用不銹鋼制成，發紋長短不等，長者可達10 mm左右，磁痕清晰而不濃密，呈發絲狀細直線，形狀規則，兩頭呈圓角，整條磁痕寬度均勻(見圖1)。擦去磁痕后，缺陷肉眼不可見。

圖1 發紋缺陷照片

磁粉檢測時，裂紋磁痕所顯示的共同特征是磁痕濃密，但是中間較粗，兩端尖細，形狀不規則(見圖2)。擦去磁痕后，缺陷肉眼可見。

圖2 裂紋缺陷照片

3.2 放大鏡觀察法

由于裂紋具有一定的寬度，采用2～10倍以上放大鏡進行觀察，若缺陷呈開口狀，清晰可見，邊緣呈鋸齒狀，則基本可以判定為裂紋；若缺陷邊緣內壁光滑、清潔、兩端呈圓角，擦去磁痕后，縫隙肉眼不可見，則可以判定為發紋。

3.3 刀片感知法

裂紋具有一定的寬度，用刀片在主軸表面沿垂直磁痕方向來回刮動，缺陷處有明顯阻礙刀刃的感覺。而發紋寬度很小，用刀片刮動時無明顯阻礙作用。

3.4 滲透檢測法

在鑒別發紋與裂紋時，使用滲透檢測方法簡單可行。原因在于，裂紋為開口型缺陷，發紋大多由非金屬夾雜物組成，缺陷部位被夾雜物填充。

采用滲透檢測時，裂紋很容易被滲透劑填充，發紋則一般不會殘留滲透劑，這為兩者的鑒別提供了條件。即：采用滲透檢測進行復檢時，若未發現缺陷顯示時，可以基本判定此類缺陷為發紋(見圖3)；若仍存在缺陷顯示，則需采用其他鑒別方法作進一步分析。需注意的是，使用滲透檢測鑒別時，需采用清洗劑反復清理缺陷處的磁粉載液，確保滲透檢測的表面質量。

圖3 對應圖1中主軸缺陷的滲透檢測結果

在實際檢測過程中，由于檢測人員的主觀因素和磁痕顯示的多樣性，僅采用上述方法中的一種來鑒別發紋和裂紋是很難保證檢測可靠性的；因此，在遇到此類缺陷時應盡量多采用幾種方法進行分析、判定，以盡可能提高檢測的可靠性[3-4]。

4 結論

(1) 在軸類鋼鍛件磁粉檢測中，準確鑒別裂紋與發紋具有十分重要的意義。

(2) 鑒別裂紋與發紋時，可組合采用磁痕特征識別法、放大鏡觀察法、刀片感知法、滲透檢測法等，以提高檢測的可靠性。

[1] 韓雪.淺談磁粉檢測教學中如何區分裂紋與發紋[J]. 金色年華期刊，2013(3)：206-207.

[2] 吳成蕓.淺議磁粉檢測中裂紋和發紋缺陷的磁痕特征[J]. 無損檢測，1999,21(1)：32-33.

[3] 陳翠麗.不同方法的軸承套圈夾雜物無損檢測[J].無損檢測，2016，38(12):65-67.

[4] 賈常明. 磨損后的機動車車架號的復現方法[J]. 無損檢測， 2016 ，38(10) :72-74.