锻件十字内孔堆焊后内壁裂纹的检测及原因判断方法技术

本发明专利技术涉及一种锻件十字内孔堆焊后内壁裂纹的检测及原因判断方法，包括：锻件成型；锻件十字内孔堆焊；将工件进行取样解剖，解剖剖开；依次对取样工件进行超声波检验、磁粉检验、低倍检验、金相检验、扫描电镜分析、化学成分检验；若磁粉检测、低倍检验发现内孔表面和内部局部区域存在多条裂纹显示，应查找焊接工艺；若金相和扫描电镜分析缺陷形貌，均发现内孔表面上或近表面下局部区域存在孔洞、线形缺陷，且线形缺陷和孔洞串联在一起，表明锻件中心区域致密性不好，应查找钢厂工艺；若十字内孔壁焊接后产生的缺陷，属于综合性原因所至，应查找材料致密性、焊接预热、焊接保温或回火及时性。本发明专利技术具有很好的生产指导意义。

Detection and cause judgment of inner wall crack after cross hole surfacing welding of forgings

【技术实现步骤摘要】
锻件十字内孔堆焊后内壁裂纹的检测及原因判断方法
本专利技术涉及一种锻件十字内孔堆焊后内壁裂纹的检测及原因判断方法，属于锻件检测的

技术介绍
材料为AISI4130,原材料选用Φ600mm连铸坯，冶炼方式为EAF+LF+RH。锻坯下料(下料单重1800kg)，在5t电液锤上通过镦粗拔长的组合锻造方式锻成520*410*980的实心方块，总锻造比7：1，锻件数量计5件；锻后进行机加工，机加工规格尺寸Φ494/Φ90*956的尺寸。粗加工锻件经超声波检验合格后转热处理做Q+T热处理，热处理具体参数为奥氏体化(870℃保温300Min)—淬火(水冷)—回火(670℃保温600Min后空冷)；锻件体积庞大，属于一体成型结构，为了特定的使用需求，比如流体导通，锻件一面冲压热锻出十字交叉通孔，热处理后精加工成型，在十字交叉通孔处堆焊。堆焊材料为镍基625合金，堆焊后渗透检测，观察焊缝处的裂纹分布及形貌，裂纹主要沿轴向分布。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种锻件十字内孔堆焊后内壁裂纹的检测及原因判断方法，其具体技术方案如下：锻件十字内孔堆焊后内壁裂纹的检测方法，具体包括以下步骤：步骤1：锻件成型：选取连铸坯作为原料下料，原料经过多次镦粗拔长形成实心方块，将实心方块进行机加工，形成十字内孔，超声波检验合格后转热处理做淬火Q+回火T热处理；步骤2：锻件十字内孔堆焊：在步骤1得到的锻件十字内孔堆焊；步骤3：解剖取样：将工件进行取样解剖，解剖剖开，依次命名为：盲孔开口侧为1号位，分四个区域，编号A1、B1、C1及D1，盲孔底侧为2号位，分四个区域，编号A2、B2、C2及D2，横向低倍、金相、扫描电镜及光谱试样取样情况：将工件用锯床切割，用磁粉检测内孔表面,仅发现C2区域存在裂纹，取缺陷处的金相、扫描电镜试样，编号为S1#、S2#及S3#，另光谱试样一块，无编号，和横向低倍试样一块，编号C2H；用磁粉检测内孔表面,若发现某区域存在裂纹，取缺陷处的金相、扫描电镜试样，编号为S4#、S5#及S6#，另横向低倍试样一块，编号C1H，两头横向低倍取样情况：将A1、D1区域，靠近内孔堆焊附近用锯床切割，低倍取样编号为A1H、D1H；将A2、D2区域，靠近内孔堆焊附近用锯床切割，低倍取样编号为A2H、D2H，纵向低倍取样情况：将C2区域，靠近内孔表面下方20mm处用锯床切割，低倍取样编号为C2Z；步骤3：试样检测：依次对取样工件进行超声波检验、磁粉检验、低倍检验、金相检验、扫描电镜分析、化学成分检验；步骤4：结果分析：若磁粉检测、低倍检验发现内孔表面和内部局部区域存在多条裂纹显示，应查找焊接工艺；若金相和扫描电镜分析缺陷形貌，均发现内孔表面上或近表面下局部区域存在孔洞、线形缺陷，且线形缺陷和孔洞串联在一起，表明锻件中心区域致密性不好，应查找钢厂工艺；若十字内孔壁焊接后产生的缺陷，属于综合性原因所至，应查找材料致密性、焊接预热、焊接保温或回火及时性。进一步的，所述步骤1锻件成型的具体过程为：材料为AISI4130,原材料选用Φ600mm连铸坯下料，下料单重1750kg，原材料化学成份正常，在5t电液锤上通过镦粗拔长的组合锻造方式达到锻造比7：1，锻件为520*410*980的实心方块，锻后机加工达到Φ494/Φ90*956的尺寸，并经超声波检验合格后转热处理做淬火Q+回火T热处理，热处理具体参数为奥氏体化—淬火—回火，其中奥氏体化处理为870℃保温300Min，淬火选用水冷方式，回火处理为685℃保温450Min后空冷，冶炼方式为EAF+LF+RH+CCM。进一步的，所述锻件采用超声波直探头检测；然后内孔进行磁粉经验，经过磁粉检验能够直观看到内孔壁表面磁痕，选取磁痕位置取出金相试样，测定裂纹的长度。进一步的，所述低倍检验前需将锻件试样经刨、磨机加工后，在70℃的1:1工业盐酸水溶液中腐蚀25分钟，宏观观察，测定裂缝长度。进一步的，依次对编号为S1#～S6#试样进行金相检验，取试样带有裂缝的部位进行金相检验，测定裂缝中是否有夹杂物，裂缝周边是否存在粗细不等夹杂及成网状分布点状氧化物，侵蚀后，组织形态，是否存在组织偏析，裂缝处组织有无脱碳，取不同放大倍数下的裂纹形貌图。进一步的，所述金相检验过程中前将试样经4％硝酸酒精腐蚀后观察金相试样。进一步的，所述电镜检测为：锻件在其精加工的内孔表面发现诸多探伤缺陷，选取其中编号为S1、S2、S3、S4、S6一共5个样品开展检测分析，将S1样品使用机械方法将裂纹人为打开，打开后，断口呈黑色，是因为被氧化物严重覆盖所致，扫描电镜下观察断口；将S4、S6的圆弧加工面用百洁布蘸酒精擦拭，去除表面附着的外来污染物，并用超声波清洗后，在扫描电镜下观察。进一步的，所述化学成分检验采用ARL4460直读光谱仪，按照ASTME415标准检测，基体面的化学成分光谱分析。本专利技术的有益效果是：本专利技术经过对锻件检测，逐一排查形成裂纹的可能原因，具有很好的生产指导意义。焊接试验内孔表面缺陷不合格的原因较多，依次为锻件强度、致密性、焊接预热、焊接保温或回火及时。试样的显微组织晶粒度较粗，且组织为贝氏体加回火索氏体，组织偏析严重，组织主要是贝氏体。结合低倍和金相检验结果，组织偏析和粗晶是形成双相共存缺陷组织主要原因；由此可见，连铸坯铸态组织中的树枝晶偏析程度较严重，在正常锻造工艺情况下仍不能消除锻件中的枝晶偏析。铸态组织中存在严重的树枝晶偏析和粗晶，主要与浇铸温度过高、浇铸速度快和铸锭的冷却速度过慢等因素有关。焊接预热是防止冷裂纹、热裂纹和热影响区出现淬硬组织的有效措施。当焊接低合金钢的刚度较大的构件时，由于焊缝冷却速度快，容易在焊缝及热影响区产生淬硬组织，从而导致裂纹的产生。所以对焊件必须进行预热。预热能达到减慢冷却速度的目的，可以防止焊缝产生裂纹。对拘束大的C区域的堆焊区进行焊接时，由于急冷急热，会在接头区产生收缩应力，从而引起裂纹。焊前对堆焊区进行预热，就可以减小收缩应力，防止裂纹的产生。焊后热处理的目的有三个：消氢、消除焊接应力、改善焊缝组织和综合性能。消应力热处理是使焊好的产品在高温状态下，其屈服强度下降，来达到松弛焊接应力的目的。常用的方法有两种：一是整体高温回火，即把焊件的整体放入加热炉内，缓慢加热到一定温度，然后保温一段时间，而后在空气中或炉内冷却。用这种方法可以消除80％-90％的焊接应力。另一种方法是局部高温回火，即只对焊缝及其附近区域进行加热，然后缓慢的冷却，降低焊接应力的峰值，使应力分布比较平缓，起到部分消除焊接应力的目的。附图说明图1焊接后锻件十字内孔壁处裂纹，图2工件剖开示意图，图3a工件横向低倍、金相、扫描电镜及光谱取样示意图，图3b工件横向低倍的金相、扫描电镜取样示意图，图3c工件纵向低倍的金相、扫描电镜取样示意图，图4精加工产品示意图，图5超声波无缺陷反射本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.锻件十字内孔堆焊后内壁裂纹的检测及原因判断方法，其特征在于：具体包括以下步骤：/n步骤1：锻件成型：选取连铸坯作为原料下料，原料经过多次镦粗拔长形成实心方块，将实心方块进行机加工，形成十字内孔，超声波检验合格后转热处理做淬火Q+回火T热处理；/n步骤2：锻件十字内孔堆焊：在步骤1得到的锻件十字内孔堆焊；/n步骤3：解剖取样：将工件进行取样解剖，解剖剖开，依次命名为：盲孔开口侧为1号位，分四个区域，编号A1、B1、C1及D1，盲孔底侧为2号位，分四个区域，编号A2、B2、C2及D2，横向低倍、金相、扫描电镜及光谱试样取样情况：将工件用锯床切割，用磁粉检测内孔表面, 仅发现C2区域存在裂纹，取缺陷处的金相、扫描电镜试样，编号为S1#、S2#及S3#，另光谱试样一块，无编号，和横向低倍试样一块，编号C2H；用磁粉检测内孔表面, 若发现某区域存在裂纹，取缺陷处的金相、扫描电镜试样，编号为S4#、S5#及S6#，另横向低倍试样一块，编号C1H，两头横向低倍取样情况：将A1、D1区域，靠近内孔堆焊附近用锯床切割，低倍取样编号为A1H、D1H；将A2、D2区域，靠近内孔堆焊附近用锯床切割，低倍取样编号为A2H、D2H，纵向低倍取样情况：将C2区域，靠近内孔表面下方20mm处用锯床切割，低倍取样编号为C2Z；/n步骤3：试样检测：依次对取样工件进行超声波检验、磁粉检验、低倍检验、金相检验、扫描电镜分析、化学成分检验；/n步骤4：结果分析：若磁粉检测、低倍检验发现内孔表面和内部局部区域存在多条裂纹显示，应查找焊接工艺；/n若金相和扫描电镜分析缺陷形貌，均发现内孔表面上或近表面下局部区域存在孔洞、线形缺陷，且线形缺陷和孔洞串联在一起，表明锻件中心区域致密性不好，应查找钢厂工艺；/n若十字内孔壁焊接后产生的缺陷，属于综合性原因所至，应查找材料致密性、焊接预热、焊接保温或回火及时性。/n...

【技术特征摘要】
1.锻件十字内孔堆焊后内壁裂纹的检测及原因判断方法，其特征在于：具体包括以下步骤：
步骤1：锻件成型：选取连铸坯作为原料下料，原料经过多次镦粗拔长形成实心方块，将实心方块进行机加工，形成十字内孔，超声波检验合格后转热处理做淬火Q+回火T热处理；
步骤2：锻件十字内孔堆焊：在步骤1得到的锻件十字内孔堆焊；
步骤3：解剖取样：将工件进行取样解剖，解剖剖开，依次命名为：盲孔开口侧为1号位，分四个区域，编号A1、B1、C1及D1，盲孔底侧为2号位，分四个区域，编号A2、B2、C2及D2，横向低倍、金相、扫描电镜及光谱试样取样情况：将工件用锯床切割，用磁粉检测内孔表面,仅发现C2区域存在裂纹，取缺陷处的金相、扫描电镜试样，编号为S1#、S2#及S3#，另光谱试样一块，无编号，和横向低倍试样一块，编号C2H；用磁粉检测内孔表面,若发现某区域存在裂纹，取缺陷处的金相、扫描电镜试样，编号为S4#、S5#及S6#，另横向低倍试样一块，编号C1H，两头横向低倍取样情况：将A1、D1区域，靠近内孔堆焊附近用锯床切割，低倍取样编号为A1H、D1H；将A2、D2区域，靠近内孔堆焊附近用锯床切割，低倍取样编号为A2H、D2H，纵向低倍取样情况：将C2区域，靠近内孔表面下方20mm处用锯床切割，低倍取样编号为C2Z；
步骤3：试样检测：依次对取样工件进行超声波检验、磁粉检验、低倍检验、金相检验、扫描电镜分析、化学成分检验；
步骤4：结果分析：若磁粉检测、低倍检验发现内孔表面和内部局部区域存在多条裂纹显示，应查找焊接工艺；
若金相和扫描电镜分析缺陷形貌，均发现内孔表面上或近表面下局部区域存在孔洞、线形缺陷，且线形缺陷和孔洞串联在一起，表明锻件中心区域致密性不好，应查找钢厂工艺；
若十字内孔壁焊接后产生的缺陷，属于综合性原因所至，应查找材料致密性、焊接预热、焊接保温或回火及时性。


2.根据权利要求1所述的锻件十字内孔堆焊后内壁裂纹的检测及原因判断方法，其特征在于：所述步骤1锻件成型的具体过程为：材料为AISI4130,原材料选用Φ600mm连铸坯下料，下料单重1750kg，原材料化学成份正常，在5t电液锤上通过镦粗拔长的组合锻造方式达到锻造比7：1，锻件为512*410*9...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈昌华，张利，张洪，孔德贵，陈海山，徐加银，汪海潮，哈曜，刘晓磊，龚洋道，陈洁，
申请(专利权)人：南京迪威尔高端制造股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32