磁粉檢測是利用磁現象來檢測工件缺陷的，是漏磁檢測方法中最常用的一種。由于不同缺陷產生的裂紋不同，在鍛造過程中產品的缺陷也不同。本文主要針對鍛件常見的缺陷及磁痕的特征研究裂紋產生的原因，分析并判定裂紋種類。指出了鍛件磁粉探傷日常工作中應注意的問題，避免了在日后工作中錯檢和漏檢現象的發生。
鍛件常見缺陷及磁痕特征
鍛件的常見缺陷
1)氫白點。氫的主要來源是在高溫下液體金屬與水蒸氣的反應。進入液體金屬中的氫在澆注后，隨著金屬的凝固溶解下降而被截留在金屬的點陣中。在厚斷面和高含碳量的鋼中，氫含量超過×10
-4%（分數含量）就易產生氫白點，這是氫擴散到晶粒邊界或其他擇優部位(如夾雜物和機體界面處)所產生的小裂紋。
2)非金屬夾雜物。大多數非金屬夾雜物來源于熔煉作業，如果不作進一步的自耗重熔處理將之消除，在鍛造過程中夾雜物的尺寸和數量是不會改變和減少的。
3)未熔化電極和“框架”。未熔化電極是在自耗熔煉過程中，電極棒掉塊落入熔解的金屬中造成的。“框架”則是在錠子表面，由于不均勻的凝固或冷卻速度不一而造成的現象。
4)化學偏析。化學偏析是鑄錠中合金元素的不均勻分布。即使是非合金化的金屬，高密度夾雜物或不可溶氣體也可作為不均勻分布。因此，金屬或合金的成分在各處并不完全相同，鍛造不能完全消除這種缺陷。
5)縮管及中心縮孔。縮管及中心縮孔是在金屬凝固過程中，液體金屬補給不足引起的。除一次縮管靠近錠的頭部外，二次縮管和中心縮孔可延伸到錠的深處。
1)內裂出現在有縮孔、孔隙、偏析或夾雜物的地方，金屬強度弱，加工的拉應力就可以高到足以將其內部撕開的程度，這種內部撕開稱為鍛件內裂。
2)折疊是熱金屬的凸出部位被壓折并鍛入表面的一種長條形缺陷。由于表面之間的氧化物出現，因此不存在彼此間的冶金連接。
3)裂紋為一種縱向延伸的表面缺陷，是由非精神夾雜物的大量積聚或深的折疊形成的。裂紋也可以來自錠表面的缺陷，如已被氧化的孔洞。這種孔洞在鍛造過程中被簡單的拉長，在鍛件表面形成長條形似裂紋的發紋。
5)齒狀鐵素體是表面裂紋，雖已被焊合，但仍含有氧化物和脫碳。
6)過充滿和飛邊是在熱加工過程中，壓下量不正確所形成的凸起。
鍛造中常見的內部缺陷有裂紋和撕裂，這是由于鍛造時所用鍛錘太輕，或是金屬已經冷卻到低于安全鍛造溫度卻仍在繼續鍛造引起的，也可能是由于模具設計不當或維修不當造成的。
在鍛造作業時可能產生很多表面缺陷，冷隔常出現在閉模鍛件中，這是由于金屬未完全充滿、兩相鄰面又未完全熔合所形成的接縫。
鋼鍛件中經常出現剪切裂紋，這是常出現在切過飛邊的斷面上的斜裂紋，是由切應力造成的。
常見磁痕的特征及缺陷圖
鍛造裂紋產生的原因很多，屬于鍛造本身的原因有加熱不當、操作不正確、終鍛溫度太低、冷卻速度太快等。如加熱速度過快因熱應力而產生裂紋，鍛造溫度過低因金屬塑性變差而導致撕裂。鍛造裂紋一般都比較嚴重，具有尖銳的根部或邊緣，磁痕濃密清晰，呈直線或彎曲線狀，如圖1 所示。
圖1 鍛造裂紋磁痕
鍛造折疊是一部分金屬被卷折或重疊在另一部分金屬上，即金屬間被緊緊擠壓在一起但仍未熔合的區域，可發生在工件表面的任何部位，并與工件表面呈一定的角度。產生原因如下。
1)模具設計不合理，金屬流動受阻，被擠壓后形成折疊，多發生在倒角部位，磁痕呈縱向直線狀。
2)預鍛時打擊過猛，在滾光過程中嵌入金屬，磁痕呈縱向弧形線。
3)鍛件拔長過度，入型槽終鍛時，兩端金屬向中間對擠形成橫向折疊，多分布在金屬流動較差的部位，磁痕不是直線形，多呈圓弧形。鍛造折疊缺陷磁痕一般不濃密清晰，但在對表面打磨后，原磁痕處磁痕往往更加清晰。經金相解剖，折疊兩側有脫碳，與表面成一定角度。鍛造折疊磁痕如圖2 所示。
圖2 鍛造折疊磁痕
白點是鋼材在鍛壓或軋制加工時，在冷卻過程中未逸出的氫原子聚集在顯微空隙中并結合成分子狀態，對鋼材產生較大的內應力，再加上鋼材在熱壓力加工中產生的變形力和冷卻過程相變產生的組織應力的共同作用下，導致鋼材內部的局部撕裂。白點多為穿晶裂紋，在橫向斷口上表現為由內部向外輻射狀不規則分布的小裂紋，在縱向斷口上呈彎曲線狀裂紋或銀白色的圓形或橢圓形斑點，故叫白點。
磁痕特征是：在橫斷面上，白點磁痕呈鋸齒狀或短的曲線狀，中部粗，兩頭尖呈輻射狀分布。在縱向剖面上，磁痕沿軸向分布，呈彎曲狀或分叉，磁痕濃密清晰，如圖3 所示。
圖3 白點磁痕
工件淬火冷卻時產生的裂紋稱為淬火裂紋，它是由于鋼在高溫快速冷卻時產生的熱應力和組織應力超過鋼的抗拉強度時引起的開裂，所以一般都產生在工件的應力集中部位，如孔、鍵槽、尖角及截面突變處，淬火裂紋比較深，尾端尖，呈直線或彎曲線狀，磁痕顯示濃密清晰，如圖4 所示。
圖4 淬火裂紋磁痕
磁痕特征清晰而不濃密，兩頭是圓角，擦掉磁痕，目視不可見，如圖5 所示。
在200℃～400℃低溫下產生，裂紋一般穿晶擴展，有一定深度，磁痕一般為斷續或連續的線條，兩端有尖角，如圖6 所示。
圖5 發紋磁痕
圖6 冷裂紋磁痕
磁痕呈點狀或線狀分布，兩端不出現尖角，有一定的深度，磁粉堆積比裂紋稀疏，當改變磁化方向時，磁痕顯示方向也明顯改變，如圖7 所示。
圖7 疏松磁痕
磁痕稀淡而不濃密清晰，一般分布在有較大水平面的薄壁鑄件上及鑄件薄壁的過渡區或其他部位，其特征是金屬液被氧化膜分開，未熔合在一起，如圖8所示。
圖8 冷隔磁痕
磁痕呈分散的點狀或彎曲的短線狀，軋棒中的非金屬夾雜物，如圖9 所示。
圖9 夾雜磁痕
磁痕特征為磁粉沉積為點狀(橢圓形)或粗短線條狀，磁粉堆積不緊密、較平直。條狀兩端不尖細，但磁痕有一定的面積，如圖10 所示。
圖10 氣孔磁痕
淬火裂紋磁痕比較深，尾端尖，呈直線或彎曲線狀，濃密清晰，如圖11 所示。
磁粉探傷在鍛件檢測中需注意的問題
盡管磁粉探傷靈敏度高，但如果操作不當也會造成漏檢，不但發揮不出磁粉探傷的優勢，反而會因漏檢給產品的安全帶來隱患，造成不良的后果。根據本人在磁粉探傷中的體會，認為在磁粉檢測中應注意以下幾個問題。
圖11 熱處理缺陷磁痕
對受檢工件進行預處理
對受檢工件進行預處理目的是提高檢測靈敏度、減少工件表面的雜亂顯示，使工件表面狀況符合檢測要求，否則會掩蓋缺陷，造成漏檢，同時能夠延長磁懸液的使用壽命。
選擇正確的檢測方法
目前鍛件產品的種類除了鋼鍛件還有鋁鍛件，根據產品的材料選擇合適的探傷方法。操作工在接收到工件時應先了解產品材料及重要檢測位置和評級標準，不要急于干活而忽視了產品的性質。在檢測大型鍛件時，固定探傷機無法進行檢測時，可考慮磁軛法檢測。盲目操作極易產生錯檢。
操作方法應正確
磁化電流的調節，認真調節好磁化電流是磁化操作的基本要求，調節電流時先將電流表歸零，再逐步增大直到達到要求數值為止。
綜合性能鑒定，鑒定工作在每班檢測開始前進行。當采用靈敏度試片時，用規定的方法和電流進行磁化，試片上應清晰顯現出適當大小和數量的人工缺陷磁痕。
操作方法要正確，采用濕法時在工件通電的同時施加磁懸液，至少通電兩次，每次時間不得少于0.5s，磁懸液均勻潤濕后在通電數次，每次0.5 ～1s，檢驗可在通電的同時或斷電之后進行。
磁痕觀察、評定與記錄
觀察磁痕時，首先要對整體檢測面進行檢查，對磁粉顯示的分布大致了解。對一些體積太大或太長的工件，可以劃定區域分片觀察。如發現缺陷應拿記號筆標記清缺陷的位置、長度，方便返修后進行復檢，對一些重要的磁痕還應該采用照片復制方便保存。
結論
磁粉探傷技術的應用越來越廣泛，特別是在鍛件檢測中，使用的頻率較高。本文詳細描述了鍛件缺陷的分布情況，介紹了磁粉探傷技術的特點，給出了對應選用的磁化設備及使用方法，對磁粉檢測中遇到的問題提出了針對性的解決和修正方法，避免了誤判和漏檢的問題，為今后在鍛件檢測中運用磁粉探傷技術和合理使用磁化設備提供了參考依據。
王偉
質量部技術員，主要從事無損檢測、鍛造檢驗技術工作。
——來源：《鍛造與沖壓》2021年第7期
