一种判定结构钢锻件形变过烧的检测方法技术

一种判定结构钢锻件形变过烧的检测方法，属于锻造缺陷检测领域，系通过在扫描电子显微镜下观察结构钢锻造零件断口出现的形貌特征，如晶粒凸凹感、自由结晶表面、海滩状花样、二次重新再结晶、晶界棱角圆弧形、圆形晶粒，可判定结构钢锻造零件出现裂纹或断裂的形成原因系为“形变过烧”引起，其判定结果不仅可方便制造企业及时实施后续防范，而且也可为实施后续工艺改进或质量提升提供判定的依据。本发明专利技术所述检测方法，通过“收集判定零件、截取检测试样、清洗检测试样、实施观察判定、出具检测报告”5个步骤，即可完成其零件断口是否因“形变过烧”引起的判定，其步骤，构思新颖，层次清晰，快速准确，且操作简便。

【技术实现步骤摘要】
一种判定结构钢锻件形变过烧的检测方法
本专利技术属于锻造缺陷检测领域，涉及一种判定锻件形变过烧的检测方法，尤其涉及一种在扫描电子显微镜下，通过观察结构钢锻件断口缺陷的形貌特征，来判定其形变过烧的检测方法。
技术介绍
公知的，结构钢经锻造后，能够消除金属在冶炼过程中产生的疏松等缺陷，并优化微观组织结构，同时由于锻件毛坯的纤维组织沿锻件轮廓形状分布且纤维组织连续，可提高其零件的力学性能，如强度、韧性、抗疲劳寿命等，要优于铸钢或轧钢零件毛坯加工出的钢制零件。然而，结构钢在其锻造的过程中，时常会出现两种过烧情况。一是加热温度过高形成的过烧，简称“温高过烧”；二是形变量过大、形变速度过快形成的过烧，简称“形变过烧”。所述“温高过烧”，系指结构钢在锻造的过程中，若加热温度比过热的温度更高，致使其晶粒边界出现氧化及熔化而引起的过烧。这种过烧，由于晶界存在晶格缺陷，即晶界会发生熔化或出现强烈氧化现象，且形貌特征独特明显，故此，可在扫描电子显微镜下观察其断口形貌特征，并结合其晶界氧或化熔化特征，检测判定为“温高过烧”。如图1所示，系通过扫描电子显微镜下观察断口，在500X倍数下观察视场内全部为晶界熔化的特征，且晶界被氧化物覆盖，故此，可判定出:锻件缺陷为锻造加热温度过高所造成的过烧缺陷。说明：关于“温高过烧”涉及的检测判定方法，教科书和科技文献等现有技术资料中，已多有相关的阐述和记载。所述“形变过烧”，系指结构钢在锻造的过程中，若形变量过大、形变速度过快，则会由于其过大、过快的形变机械能转化为热能，致使其在形变量过大、形变速度过快的局部区域内的滑移面温度快速上升至液相点以上而导致的“过烧”情况。这种过烧，由于其断口形貌特征不同于上述“温高过烧”形貌特征，另由于其“形变过烧”过烧缺陷一般分布在锻件内部，故此，就其“形变过烧”的检测判定，除了上述“温高过烧”检测方法不能适用以外，目前常规的锻件质量检验方法，如尺寸检验、表面缺陷检验、硬度检验等，很难发现；另外，常用的热酸蚀低倍检测、金相显微镜观察、断口宏观观察和化学成分分析等方法，多年来也均未涉及到“形变过烧”的检测判定；再者，一些重要的锻件尤其厚大锻件由于其锻件的尺寸较大，常用的探伤设备也无法发现其内部存在“形变过烧”缺陷。说明：关于“形变过烧”涉及的检测判定方法，经查询和查新调研：教科书和科技文献等现有技术资料中，至今未见有相同、相关或相似的阐述和记载。众所周知，锻件过烧后往往无法挽救，只能报废。其中，包括形变机械能转化为热能引起的“形变过烧”情况，它是一种不可逆转的严重锻件制造缺陷。进一步说明：1、“温高过烧”缺陷，一般分布在锻件表层，缺陷严重时，常可在锻件锻打的过程中即可破碎暴露出来；不太严重时，常可在随后的热处理(正火、调质、淬火、回火等）或机加工过程中暴露出来，其表现形式常有裂纹或断裂。故此，这种情况的过烧，除了可通过检测方法发现外，还可通过肉眼观察，挑选出来，防止其锻件进入下一道制造工序，尤其是可避免装配后在实际使用过程中发生所制零件的断裂。2、“形变过烧”缺陷，前已有述，一般分布在锻件内部，有些缺陷在经过后续的热处理或机加工后可以出现在所制零件的外表面上，挑选出来，即实施必要防范，但还有不少缺陷虽经过后续的热处理或机加工后，也难以暴露被发现，即难以对其实施有效的防范，继而造成所制零件在装配后的使用过程中，因其承受不了工作时的载荷，出现断裂，发生不应有的质量事故，严重时还会造成人员伤亡，会给生产企业造成较大的经济损失和不应有的负面影响。3、“形变过烧”涉及的缺陷检测，是锻造缺陷检测领域里的一个多年来悬而未决的难题。随着社会的发展尤其是高端制造业的兴起和高端锻造件的需求日趋旺盛，一方面这种形变过烧缺陷情况重复性的多次发生，另一方面又由于缺乏必要的检测手段和实施有效的防范，故此，它将直接影响到锻造企业的产品质量提升及企业的可持续发展，尤其是对于一些需要走出“国门”的企业，更是如此。综上可知，如何判定结构钢在锻造后出现的“形变过烧”情况，即研究其检测判定的方法，也是一个亟需解决的疑难问题。
技术实现思路
为克服上述不足，本专利技术的目的在于提供一种判定结构钢锻件形变过烧的检测方法，该检测方法系通过在扫描电子显微镜下观察结构钢锻造零件断口出现的形貌特征，判定其锻件的“形变过烧”情况，其判定的结果不仅可以方便制造企业及时有效地实施防范，而且也可为企业后续实施工艺改进或质量提升提供断口检测的判定依据。该检测方法构思新颖，操作简便、快速准确，且具有可推广的实用价值。为了实现上述专利技术目的，本专利技术可以通过以下技术方案实现。一种判定结构钢锻件形变过烧的检测方法，步骤如下：1）收集判定零件收集出现裂纹或断裂并需进行判定的结构钢锻造零件，该零件可为锻造后的在制件、成品件或装配后的使用零件；2）截取检测试样依据收集的结构钢锻造零件的所需检测位置，截取缺陷处的试样：2-1）若为有裂纹零件，需采用切割、敲击或试验机压断的方法，将裂纹处强力打开，截取检测断口试样；2-2）若为已断裂零件，可直接截取断口试样；3）清洗检测试样采用超声波清洗的方法，将截取后断口试样上的油污、杂质清洗干净，其中，所用清洗液为酒精或丙酮溶液；4）实施观察判定清洗完成后，将断口试样放置在扫描电子显微镜“真空样品室”中的试样平台上，观察其断口试样的形貌特征，判定其裂纹或断裂的形成原因，观察判定如下：4-1）单一型“形变过烧”若在扫描电子显微镜下，断口上的晶粒特征不明显，断面晶粒凸凹感不强，其中，有部分呈现自由结晶表面特征，其形貌特征为形变滑动摩擦形成的海滩状花样，断面上还有断口打开时形成的韧窝断裂特征，故此，可判定出该裂纹或断裂的形成原因，系属于单一型“形变过烧”情况；所述单一型“形变过烧”，系指锻件在锻造加热温度为正常工艺温度情况下，仅因“形变量过大、形变速度过快”单一原因，所产生的“过烧”情况，在此，称为单一型“形变过烧”；4-2）混合型“形变过烧”若在扫描电子显微镜下，断口上的晶粒特征明显，且有明显的晶粒凸凹感，另外，晶粒较细小有形变二次重新再结晶和全部呈现自由结晶表面特征，其形貌特征为晶界棱角为圆弧形，晶粒成圆形颗粒，故此，可判定出该裂纹或断裂的形成原因，系属于混合型“形变过烧”情况；所述混合型“形变过烧”，系指锻件在在锻造加热温度“高于”正常工艺温度情况下，因“形变量偏大、形变速度偏快”和“加热温度偏高”两个共有原因，所产生的“过烧”情况，在此，统称为混合型“形变过烧”；5）出具检测报告依据步骤4）的判定结果，出具检测报告，至此，一种判定结构钢锻件形变过烧的检测方法的实施过程，全部结束。由于采用以上所述的技术方案，本专利技术可达到以下有益效果：1、本专利技术，通过在扫描电子显微镜下观察结构钢锻造零件断口出现的形貌特征，如晶粒凸凹感、自由结晶表面、海滩状花样、二次重新再结晶、晶界棱角圆弧形、圆形晶粒，可判定结构钢锻造零件出现裂纹或断裂的形成原因系为“形变过烧”引起，其判定的结果不仅可以方便制造企业及时有效地实施后续防范，而且也可为企业后续实施工艺改进或质量提升提供断口检测的判定依据。2、本专利技术，通过实施收集判定零件、截取检测试样、清洗检测试样、实施观察判定、出具检测报告共5个检测方法步骤，即可完成结构钢锻造零件断口是否本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种判定结构钢锻件形变过烧的检测方法，其特征在于：所述的检测方法，步骤如下：1）收集判定零件收集出现裂纹或断裂并需进行判定的结构钢锻造零件，该零件可为锻造后的在制件、成品件或装配后的使用零件；2）截取检测试样依据收集的结构钢锻造零件的所需检测位置，截取缺陷处的试样：2‑1）若为有裂纹零件，需采用切割、敲击或试验机压断的方法，将裂纹处强力打开，截取检测断口试样；2‑2）若为已断裂零件，可直接截取断口试样；3）清洗检测试样采用超声波清洗的方法，将截取后断口试样上的油污、杂质清洗干净，其中，所用清洗液为酒精或丙酮溶液；4）实施观察判定清洗完成后，将断口试样放置在扫描电子显微镜“真空样品室”中的试样平台上，观察其断口试样的形貌特征，判定其裂纹或断裂的形成原因，观察判定如下：4‑1）单一型“形变过烧”若在扫描电子显微镜下，断口上的晶粒特征不明显，断面晶粒凸凹感不强，其中，有部分呈现自由结晶表面特征，其形貌特征为形变滑动摩擦形成的海滩状花样，断面上还有断口打开时形成的韧窝断裂特征，故此，可判定出该裂纹或断裂的形成原因，系属于单一型“形变过烧”情况；所述单一型“形变过烧”，系指锻件在锻造加热温度为正常工艺温度情况下，仅因“形变量过大、形变速度过快”单一原因，所产生的“过烧”情况，在此，称为单一型“形变过烧”；4‑2）混合型“形变过烧”若在扫描电子显微镜下，断口上的晶粒特征明显，且有明显的晶粒凸凹感，另外，晶粒较细小有形变二次重新再结晶和全部呈现自由结晶表面特征，其形貌特征为晶界棱角为圆弧形，晶粒成圆形颗粒，故此，可判定出该裂纹或断裂的形成原因，系属于混合型“形变过烧”情况；所述混合型“形变过烧”，系指锻件在在锻造加热温度“高于”正常工艺温度情况下，因“形变量偏大、形变速度偏快”和“加热温度偏高”两个共有原因，所产生的“过烧”情况，在此，统称为混合型“形变过烧”；5）出具检测报告依据步骤4）的判定结果，出具检测报告，至此，一种判定结构钢锻件形变过烧的检测方法的实施过程，全部结束。...

【技术特征摘要】
1.一种判定结构钢锻件形变过烧的检测方法，其特征在于：所述的检测方法，步骤如下：1）收集判定零件收集出现裂纹或断裂并需进行判定的结构钢锻造零件，该零件可为锻造后的在制件、成品件或装配后的使用零件；2）截取检测试样依据收集的结构钢锻造零件的所需检测位置，截取缺陷处的试样：2-1）若为有裂纹零件，需采用切割、敲击或试验机压断的方法，将裂纹处强力打开，截取检测断口试样；2-2）若为已断裂零件，可直接截取断口试样；3）清洗检测试样采用超声波清洗的方法，将截取后断口试样上的油污、杂质清洗干净，其中，所用清洗液为酒精或丙酮溶液；4）实施观察判定清洗完成后，将断口试样放置在扫描电子显微镜“真空样品室”中的试样平台上，观察其断口试样的形貌特征，判定其裂纹或断裂的形成原因，观察判定如下：4-1）单一型“形变过烧”若在扫描电子显微镜下，断口上的晶粒特征不明显，断面晶粒凸凹感不强，其中，有部分呈现自由结晶表面特征，其形貌特征为形变滑动摩擦形成的海滩状花样，断...

【专利技术属性】
技术研发人员：王云飞，曹耕原，岳渊渊，曹淑芬，杨永生，刘耀辉，刘岩，冯银平，魏彩丽，张戈，
申请(专利权)人：第一拖拉机股份有限公司，
类型：发明
国别省市：河南,41