閥套(Cr12MoV)磁粉檢測的磁痕顯示

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(xiǎn)，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(shí)，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(shí)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。