锻件质量的检验方法

锻件质量的检验方法锻件质量的检验分为外观质量的检验和内部质量的检验。外观质量的检验一般来讲是属于非破坏性的检验，通过肉眼或低倍放大镜就可以进行检查，必要时也采用无损探伤的方法。而内部质量的检验，由于其检查内容的要求，有些必须采用破坏性检验，也就是通常所讲的解剖试验，如低倍检验、断口检验、高倍组织检验、化学成分分析和力学性能测试等，有些则也可以采用无损检测的方法，而为了更准确地评价锻件质量，应将破坏性试验方法与无损检测方法互相结合起来进行使用。而为了从深层次上分析锻件质量问题，进行机理性的研究工作还要籍助于透射型或扫描型的电子显微镜、电子探针等。通常锻件内部质量的检验方法可归结为：宏观组织检验法、微观组织检验法、力学性能检验、化学成分分析法及无损检测法。宏观组织检验就是采用目视或者低倍放大镜(一般倍数在30×以下)来观察分析锻的低倍组织特征的一种检验。对于锻件的宏观组织检验常用的方法有低倍腐蚀法(包括热蚀法、冷蚀法及电解腐蚀法)、断口试验法和硫印法。低倍腐蚀法用以检查结构钢、不锈钢、高温合金、铝及铝合金、镁及镁合金、铜合金、钛合金等材料锻件的裂纹、折叠、缩孔、气孔偏析、白点、疏松、非金属夹杂、偏析集聚、流线的分布形式、晶粒大小及分布等。只不过对于不同的材料显现低倍组织时采用的浸蚀剂和浸蚀的规范不同。断口试验法用以检查结构钢、不锈钢(奥氏体型除外)的白点、层状、内裂等缺陷、检查弹簧钢锻件的石墨碳及上述各钢种的过热、过烧等，对于铝、镁、铜等合金用来检查其晶粒是否细致均匀，是否有氧化膜、氧化物夹杂等缺陷。而硫印法主要应用于某些结构钢的大型锻件，用以检查其硫的分布是否均匀及硫含量的多少。除结构钢、不锈钢锻件用于低倍检查的试片不进行最终热处理外，其余材料的锻件一般都经过最终热处理后才进行低倍检验。断口试样一般都进行规定的热处理。微观组织检验法则是利用光学显微镜来检查各种材料牌号锻件的显微组织。检查的项目一般有本质晶粒度，或者是在规定温度下的晶粒度，即实际晶粒度，非金属夹杂物，显微组织如脱碳层、共晶碳化物不均匀度，过热、过烧组织及其它要求的显微组织等。力学性能和工艺性能的检验则是对已经过规定的最终热处理的锻件和试片加工成规定试样后利用拉力试验机、冲击试验机、持久试验机、疲劳试验机、硬度计等仪器来进行力学性能及工艺性能数值的测定。化学成分的测试一般是采用化学分析法或光谱分析法对锻件的成分进行分析测试，随着科学技术的发展，无论是化学分析还是光谱分析其分析的手段都有了进步。对于光谱分析法而言，现在已不单纯采用看谱法和摄谱法来进行成分分析，新出现的光电光谱仪不仅分析速度快，而且准确性也大大地提高了，而等离子光电光谱仪的出现更大大地提高了分析精度，其分析精度可达10-6级，这对于分析高温合金锻件中的微量有害杂质如Pb、As、Sn、Sb、Bi等是非常行之有效的方法。以上所说的方法，无论是宏观组织检验法，还是微观组织检验法或性能及成分测定法，均属于破坏性的试验方法，对于某些重要的、大型的锻件破坏性的方法已不能完全适应质量检验的要求，这一方面是因为太不经济，另一方面主要是为了避免破坏性检查的片面性。无损检测技术的发展为锻件质量检验提供了更先进更完善的手段。对于锻件的质量检验所采用的无损检测方法一般有：磁粉检验法、渗透检验法、涡流检验法、超声波检验法等。磁粉检验法广泛地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、分层、折叠、碳化物或铁素体带等。该方法仅适用于铁磁性材料锻件的检验，对于奥氏体钢制成的锻件不适于采用该方法。渗透检验法除能检查磁性材料锻件外，还能检查非铁磁性材料锻件的表面缺陷，如裂纹、疏松、折叠等，一般只用于检查非铁磁性材料锻件的表面缺陷，不能发现隐在表面以下的缺陷。涡流检验法用以检查导电材料的表面或近表面的缺陷。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，该方法虽然操作方便、快且经济，但对缺陷的性质难以准确地进行判定。随着无损检测技术的发展，现在又出现了诸如声振法，声发射法、激光全息照相法、CT法等新的无损检测方法，这些新方法的出现及在锻件检验中的应用，必将使锻件质量检验的水平得以大大地提高。值得提出的是锻件质量检验结果的准确性，虽然有赖于正确的试验方法和测试技术，但也有赖于正确的分析和判断。只有正确的试验方法，而没有准确的分析判断，也不会得出恰当的结论。因此，锻件质量的分析实际上是各种测试方法的综合应用及各个测试结果的综合分析，对于大型复杂的锻件所出现问题不能单纯地依赖于某一种方法，从这一点上可以说各种试验方法在分析过程中是相辅相成的，各种试验方法的有机配合，并对各自试验结果进行综合分析，才能得出正确的结论。同时就锻件质量分析的目的而言，除了正确的检验外，还应进行必要的工艺试验从而找出产生质量问题的真正原因并提出圆满的改进措施及防止对策。当然，在实际工作中究竟选用那些检测方法，运用何种检测手段应根据锻件的类别和规定的检测项目来进行。在选择试验方法和测试手段时，既要考虑到先进性，又要考虑到实用性、经济性，不能单纯地追求先进性，能用一种手段解决问题就不要用二种或更多种，测试手段的选择应准确地判定缺陷的性质和确切找出缺陷产生的原因为出发点，有时测试手段选择得过于先进反而会导致不必要的后果以致造成不应有的损失。最后需要注意的是对于检验而言，无论那种检验或试验都有应规定的标准试验方法，我们必须依据规定的试验方法进行试验或检验。随着船舶业的发展，船舶上用到的各种锻件的需求也变得越来越大。船舶行业常用到的轴系锻件有中间轴、联轴节、螺旋桨轴、艉轴、推进轴、凸轮轴、主机螺栓、齿轮箱螺栓和螺母等，而用到的舵系锻件有舵杆舵销、舵叶法兰舵杆螺栓及螺母等，常使用的碳钢是20号、25号、35号、45号以及20MN号碳锰钢。