1.出現(xiàn)的問題

某廠生產(chǎn)的12件大型鍛件機(jī)加工成品中，經(jīng)熒光磁粉探傷后發(fā)現(xiàn)8件表面磁痕（在不同表面發(fā)現(xiàn)多處軸向細(xì)長磁痕）。該產(chǎn)品的主要生產(chǎn)流程為低碳合金結(jié)構(gòu)鋼棒經(jīng)自由鍛-粗加工-超聲波探傷-半精加工-滲碳-淬火-精加工-磁粉探傷。 產(chǎn)品微觀淬火組織比較均勻，品粒度為ISO標(biāo)準(zhǔn)8級。

2.磁痕分析

通常磁痕的產(chǎn)生有可能為如下質(zhì)因：磨削裂紋、材料白點(diǎn)、淬火裂紋、鍛造裂紋、非金屬夾雜。根據(jù)磁痕的外觀形狀、分布就可以初步分辨多數(shù)的原因。

2.1 磨削裂紋

當(dāng)砂輪和工件接觸面較大、砂輪過鈍、進(jìn)給量過大、工件冷卻不當(dāng)時，將致使工件表面各部位磨削應(yīng)力變化較大，促使工件滲碳層的壓應(yīng)力狀態(tài)受到嚴(yán)重破壞，工件表面由壓應(yīng)力狀態(tài)轉(zhuǎn)化為拉應(yīng)力狀態(tài)，當(dāng)應(yīng)力超過工件本身的強(qiáng)度極限時，零件表面會產(chǎn)生裂紋。它的特點(diǎn)是裂紋細(xì)窄、多垂直于磨削方向。該凸輪鍛件表面磁痕的分布比較分散，在熱處理后的梢磨表面和熱處理前的車加工表面都存在磁痕，則可以初步排除磨削造成裂紋的可能。

2.2白點(diǎn)

白點(diǎn)是過量氫在鋼中，特別是在熱軋和鍛壓合金鋼冷卻后，析出積聚而產(chǎn)生的內(nèi)部開裂。白點(diǎn)大多分布在大型軋材或鍛件的近中心或離表面一定距離處，往往成群出現(xiàn)。磁粉探傷發(fā)現(xiàn)的白點(diǎn)是其橫斷面，即細(xì)小的裂紋，裂紋邊緣呈鋸齒狀。白點(diǎn)對鋼材的機(jī)械性能影響極大，厲于不允許缺陷。白點(diǎn)的磁粉圖形呈幼蟲狀或斷線狀，開裂中部粗大，兩端尖細(xì)，因而積聚磁粉濃厚而緊密，這顯然與細(xì)長磁痕不符。

2.3淬火裂紋

如果鋼件過熱，奧氏體長大。淬火中產(chǎn)生的粗針馬氏體會相互碰撞造成應(yīng)力集中，產(chǎn)生橫向裂紋。淬火中零件表面受拉應(yīng)力，中心受壓應(yīng)力；此時一種情況是裂紋在零件的表面，一般較深、較粗。但是本產(chǎn)品晶粒度 良好達(dá)到ISO標(biāo)準(zhǔn)8級，顯然不是過熱。當(dāng)零件形狀比較復(fù)雜時，在轉(zhuǎn)角、溝槽或加工尖角處也容易產(chǎn)生裂紋。然而在本案例中磁痕在工件平坦的表面大量出現(xiàn)， 則至少說明有除形狀之外的內(nèi)因。

2.4鍛造裂紋

鍛造工藝不當(dāng)，如加熱冷卻溫度控制不好、操作不正確、工件凹陷折疊等原因造成裂紋一般比較濃密淸晰，或折疊或彎曲。金屬在鍛造過程中發(fā)生流變，因各部分受力變形程度不同，產(chǎn)生的裂紋經(jīng)常與鋼錠內(nèi)部缺陷有關(guān)。如鍛坯皮下有氣泡時易形成鍛造裂紋，這種鍛造裂紋常出現(xiàn)在鍛件表面，在工作中比較容易發(fā)現(xiàn)；又如鍛坯上存在縮孔或夾雜物時，也容易造成鍛造裂紋，縮孔形成的裂紋一般較長，出現(xiàn)在鍛件的心部，屬于內(nèi)裂，而夾雜物或夾層形成的裂紋細(xì)長，分布無規(guī)律，這種情況產(chǎn)生的概率比較小。如果裂紋產(chǎn)生的方向不巧，即使超聲波探傷也未必能全部查出。

2.5非金屬夾雜物

軸狀和桿狀零件的非金屬夾雜物的磁痕與發(fā)紋相像，一般呈直線狀。非金屬夾雜物通常沿金屬的纖維方向分布，與前面論述的細(xì)長磁痕比較相似。

3.復(fù)檢

為了進(jìn)一步分析磁痕產(chǎn)生的職因，又對實(shí)際產(chǎn)品磁痕附近的基材進(jìn)行取樣并作化學(xué)成分分析，另外還針對磁痕解剖取樣進(jìn)行電子探針分析。

3.1 化學(xué)成分檢驗(yàn)

對從實(shí)物進(jìn)行化學(xué)成分分析的結(jié)果。材料的化學(xué)成分大部分合格，但是其中S含量超標(biāo)，這正指向了前述磁痕分析的非金屬夾雜傾向。

3.2 電子探針分析

電子探針分析結(jié)果,左邊細(xì)條為磁粉探傷發(fā)現(xiàn)的缺陷，經(jīng)過解剖取樣拋光后，針對該缺陷區(qū)域進(jìn)行能譜成分分析。右邊顯示所探點(diǎn)的化學(xué)成分。能譜分析測得該點(diǎn)的S = 35.07% ,Mn=53.86%，顯然該缺陷為Mn、S非金屬夾雜。

4.結(jié)論

通過對凸輪段表面的磁痕進(jìn)行初步分析，懷疑該處有可能為非金屬夾雜物。隨后進(jìn)行化學(xué)成分分析，發(fā)現(xiàn)S含量超標(biāo)。為了進(jìn)一步確認(rèn)缺陷的性質(zhì)，經(jīng)實(shí)物解剖取樣，通過電子探針分析，定量得出磁粉探傷發(fā)現(xiàn)的磁痕為Mn、S非金屬夾雜，即該批材料在煉制過程中S含量不達(dá)標(biāo)。

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