大型模具鋼鍛件中白點的梳形反射波形的識別

李曉峰

(中國第一重型機械股份公司質(zhì)量檢驗中心，黑龍江161042)

我公司生產(chǎn)的一批大型模具鋼棒材經(jīng)超聲檢測后有一半數(shù)量的鋼棒因密集缺陷當(dāng)量超標(biāo)判定為不合格，軸向缺陷密集區(qū)域范圍較大，探傷人員初步懷疑是因為工件鍛比不夠而產(chǎn)生的疏松缺陷。增加工件鍛比和電渣重熔工藝，又重新投料一批鋼棒，經(jīng)超聲檢測后又有約一半數(shù)量的鋼棒因密集缺陷當(dāng)量超標(biāo)判定為不合格，兩批次鋼棒的缺陷波形非常相似。模具鋼棒材改用電渣重熔工藝，金屬純凈度高，雜質(zhì)少，從而對之前疏松的結(jié)論產(chǎn)生了懷疑，為此，針對其缺陷波形進行了深入分析。

1 白點缺陷檢測實例分析

我公司生產(chǎn)的一批大型模具鋼棒材的材質(zhì)為4Cr5MoSiV1，尺寸為?785 mm×1080 mm。大型模具鋼棒材調(diào)質(zhì)前需要按GBT 1299—2014標(biāo)準進行超聲檢測，驗收標(biāo)準Ee級，標(biāo)準中要求不允許存在白點類型的危險性缺陷。

1.1 超聲檢測

1.1.1 鋼棒外圓檢測

1.1.2 鋼棒端面檢測

1.1.3 檢測結(jié)果分析

缺陷波形密集尖銳活躍，波形無明顯鋸齒特征，探頭移動過程中波峰此起彼伏，相鄰缺陷波間根部有一定間距、彼此獨立并且清晰可見，具有白點典型梳形反射波形的特點，缺陷波變化迅速而敏感，但密集缺陷對鋼棒底波影響不明顯。

圖3 目視檢測圖
Figure 3 Visual inspection chart

圖4 滲透檢測圖
Figure 4 Penetration test chart

圖5 白點裂紋(400×)
Figure 5 White spot crack(400×)

2 MHz探頭比4 MHz探頭檢測缺陷反射波幅高，對白點缺陷敏感。改變檢測方向(外圓檢測或是端面檢測)時缺陷波形特征相似。

為了進一步驗證白點的缺陷性質(zhì)，將模具鋼棒材端面缺陷比較密集的中心區(qū)域進行畫線、切取缺陷試樣并且酸洗后進行滲透檢測、金相檢驗、化學(xué)成分分析和氣體含量分析等工作。

1.2 目視檢驗

在做滲透檢測之前，缺陷試樣表面有目視可見的線性發(fā)亮的銀白色斑，很可能是表面白點缺陷，見圖3。

1.3 滲透檢測分析

對缺陷試樣表面進行滲透檢測，發(fā)現(xiàn)表面有多條分散的小裂紋顯示，長度1 mm～3 mm，裂紋顯示見圖4，即為白點缺陷顯示。當(dāng)擦掉某些裂紋滲透顯示時，該位置有圖3目視可見的發(fā)亮的銀白色斑。

1.4 金相檢驗分析

對缺陷試樣進行高倍金相檢驗分析，見圖5。

高倍金相檢驗白點裂紋清晰可見，裂紋擴展路徑既有穿晶也有沿晶，在白點裂紋線上未發(fā)現(xiàn)夾雜物。

1.5 化學(xué)成分分析

對缺陷試樣進行化學(xué)成分分析，各項元素含量指標(biāo)合格。

1.6 氣體含量分析

對缺陷試樣進行氣體含量分析，H含量3.0×10-6～3.9×10-6(H含量正常值：0～2.0×10-6)，缺陷試樣中H含量嚴重超標(biāo)，進一步證明是白點缺陷。

2 結(jié)論

(1)通過對白點缺陷波形的分析，熟練掌握了白點典型梳形反射波形的特點，為以后無損檢測過程中對白點危害性缺陷的識別提供有力的依據(jù)。

(2)特別是缺陷反射波幅小的白點缺陷容易被人忽視，在保證較好信噪比的情況下，盡量提高檢測靈敏度，仔細觀察缺陷波形特點，及時發(fā)現(xiàn)白點缺陷，從而避免白點缺陷漏檢的風(fēng)險，提高白點缺陷的檢出率。

(3)2 MHz探頭對白點缺陷的檢出效果優(yōu)于4 MHz探頭。

(4)盡可能借助多種檢測方法來確定白點缺陷的性質(zhì)。

(5)模具鋼棒材采用電渣重熔冶煉工藝一般不會出現(xiàn)白點缺陷，因為電渣錠金屬純凈度高，雜質(zhì)少，但由于電渣重熔冶煉屬于大氣冶煉，又遇上夏季多雨季節(jié)，模具鋼棒材電渣重熔冶煉時空氣中濕度較大，鋼棒電渣錠凝固冷卻時芯部的大部分H不能及時的釋放到鋼棒外，所以鋼棒芯部H含量嚴重超標(biāo)，產(chǎn)生白點缺陷。超聲檢測電渣重熔類鍛件時要注意對白點缺陷的識別，避免對白點缺陷的漏檢。