鍛件質量檢驗的內容和方法

鍛件質量檢查的內容和措施（一）鍛件質量檢查的內容

鍛件缺陷的存在，有的會影響后續(xù)工序處理質量或加工質量，有的則嚴重影響鍛件的性能及使用，甚至極大地減少所制成品件的使用壽命，危及安全。因此為了保證或提高鍛件的質量，除在工藝上加強質量控制，采用對應措施杜絕鍛件缺陷的產生外，還應進行必要的質量檢查，防止帶有對后續(xù)工序（如熱處理、表面處理、冷加工）及使用性能有惡劣影響的缺陷的鍛件流人后續(xù)工序。經(jīng)質量檢查后，還可以根據(jù)缺陷的性質及影響使用的程度對已制鍛件采用補救措施，使之符合技術原則或使用的規(guī)定。

因此，鍛件質量檢查從某種意義上講，首先是對已制鍛件的質量把關，另首先則是給鑄造工藝指出改善方向，從而保證鍛件質量符合鍛件技術原則的規(guī)定，并滿足設計、加工、使用上的規(guī)定。

鍛件質量的檢查包括外觀質量及內部質量的檢查。外觀質量檢查重要指鍛件的幾何尺寸、形狀、表面狀況等項目的檢查；內部質量的檢查則重要是指鍛件化學成分、宏觀組織、顯微組織及力學性能等各項目的檢查。

詳細說來，鍛件的外觀質量檢查也就是檢查鍛件的形狀、幾何尺寸與否符合圖樣的規(guī)定，鍛件的表面與否有缺陷，是什么性質的缺陷，它們的形態(tài)特性是什么。表面狀態(tài)的檢查內容一般是檢查鍛件表面與否有表面裂紋、折疊、折皺、壓坑、桔皮、起泡、斑疤、腐蝕坑、碰傷、外來物、未充斥、凹坑、缺肉、劃痕等缺陷。而內部質量的檢查就是檢查鍛件自身的內在質量，是外觀質量檢查無法發(fā)現(xiàn)的質量狀況，它既包括檢查鍛件的內部缺陷，也包括檢查鍛件的力學性能，而對重要件、關鍵件或大型鍛件還應進行化學成分分析。對于內部缺陷我們將通過低倍檢查、斷口檢查、高倍檢查的措施來檢查鍛件與否存在諸如內裂、縮孔、疏松、粗晶、白點、樹枝狀結晶、流線不符合外形、流線紊亂、穿流、粗晶環(huán)、氧化膜、分層、過熱、過燒組織等缺陷。而對于力學性能重要是檢查常溫抗拉強度、塑性、韌性、硬度、疲勞強度、高溫瞬時斷裂強度、高溫持久強度、持久塑性及高溫蠕變強度等。

由于鍛件制成零件后，在使用過程中其受力狀況、重要程度、工作條件不一樣，其所用材料和冶金工藝也不一樣，因此不一樣的部位根據(jù)上述狀況并按照本部門的規(guī)定將鍛件分出類別，不一樣的部門，不一樣的原則對鍛件的分類也是不一樣的。但不管怎么，對于鍛件質量檢查的整體來說都離不開兩大類檢查，即外觀質量和內部質量的檢查，只不過鍛件的類別不一樣，其詳細的檢查項目、檢查數(shù)量和檢查規(guī)定不一樣罷了。例如，有的工業(yè)部門將構造鋼、不銹鋼、耐熱鋼鍛件提成Ⅳ類進行檢查，有的部門將鋁合金鍛件與模鍛件按其使用狀況提成Ⅲ類進行檢查，尚有的部門將鋁合金、銅合金鍛件提成Ⅳ類進行檢查。表1-1是構造鋼、不銹鋼、耐熱鋼鍛件提成Ⅳ類的檢查規(guī)定，表1-2是鋁合金鍛件和模鍛件質量檢查規(guī)定。表1-1構造鋼、不銹鋼及耐熱鋼鍛件質量檢查規(guī)定類別熱

處

理

狀

態(tài)檢驗項目和數(shù)量材料牌號表面質量和幾何尺寸硬度力學性能低倍斷口晶粒度Ⅰ預備100%檢查100%，當能保證質量時，模鍛件的幾何尺寸容許抽檢每熱處理爐抽檢10%，但不少于3件每熔批抽檢1件每熔批抽檢1件每熔批抽1件在本體上檢查，其他100%在專用余料上檢查每熔批抽檢1件最終100%每熔批抽1件在本體上檢查，其他100%在專用余料上檢查Ⅱ預備每熱處理爐抽檢10%，但不少于3件每熔批抽檢1件每熔批抽檢1件按需要每熔批抽檢1件需化學熱處理的零件有需要的其他件，每熔批抽檢1件最終100%每驗收批抽檢1件或在試料上檢查Ⅲ預備每熱處理爐抽檢5%~10%，但不少于3件不檢查首批生產或變化主導工藝時抽1件檢查金屬流線和工藝缺陷不檢查按需要最終100%Ⅳ預備每熱處理爐抽檢5%~10%，但不少于3件不檢查不檢查不檢查不檢查最終每熱處理爐抽檢10%，但不少于3件，若有一件不合格，則100%檢查注：1各類鍛件，無論與否有檢查斷口的規(guī)定，當懷疑鍛件過熱時，應增長斷口檢查，奧氏體鋼鍛件不檢查斷口。

2.如另有檢查規(guī)定，可在專用技術文獻中規(guī)定進行檢查。

由表1-1、表1-2可以看出，鍛件質量的檢查除個別類別的個別項目外均具有抽檢性質，抽檢合格，表達整個驗收批的鍛件合乎規(guī)定。對于有的類別的鍛件規(guī)定了不檢查項目，不能認為對該類鍛件的這些項目不進行控制，而是由于在生產中都采用了對應的質量保證措施，如原材料復驗制度、鍛件定形制度、定期檢查制度、工藝紀律檢查制度及合理組批等措施，從而在保證鍛件質量的前提下簡化檢查工序，并保證使用規(guī)定。

總之，鍛件質量檢查的內容波及的范圍很廣，項目也諸多，在實際工作中應根據(jù)設計對產品的規(guī)定及技術材料所規(guī)定的項目進行鍛件質量的檢查。表1-2鋁合金鍛件及模鍛件質量檢查規(guī)定類別檢驗項目和數(shù)量表面質量和幾何尺寸化學成分力學性能顯微組織斷口低倍超聲波探傷抗拉性能硬度Ⅰ100%每熔次抽檢一件余料部位100%和每批（爐）抽檢一件不檢查每批（爐）抽檢一件需方有規(guī)定期批抽檢一件每批抽檢一件需方有規(guī)定期，每批100%Ⅱ100%每批（爐）抽檢一件100%Ⅲ100%不檢查100%不檢查首批或工藝變化時抽檢一件注：1.化學成分可由原材料保證。

2.在保證質量的前提下，Ⅲ類件的硬度每批可抽檢5%且不少于5件。

3.低倍和斷口組織檢查不容許反復試驗。

（二）鍛件質運檢查的措施

當今時代，人們對產品的使用規(guī)定更高了，對應對制造產品的鍛件也提出了更高的規(guī)定。而鍛件質量問題的體現(xiàn)形式又多而雜，某些類型的鍛件缺陷又將嚴重地減少鍛件的性能，威脅使用的安全性、可靠性，縮短了使用壽命，此類缺陷的存在其后果是嚴重的。因此對鍛件質量的檢查也提出了更高的規(guī)定，即絕不能將帶有缺陷的鍛件放過去，尤其是不能放過那些嚴重影響使用性能的帶有缺陷的鍛件。要做到這一點，就要在進行鍛件質量的檢查和控制時，除充足地沿用常規(guī)的檢測措施及手段外，也要采用反應現(xiàn)代水平的更迅速更精確的檢測手段和措施，使之對鍛件質量的評估、鍛件缺陷性質的判斷、產生原因的判斷及形成機理的分析更精確，更符合實際，從而保證不放過缺陷鍛件，并能采獲得當?shù)奶幚泶胧﹣砀纳坪吞岣咤懠|量。

如前所述，鍛件質量的檢查分為外觀質量的檢查和內部質量的檢查。外觀質量的檢查一般來講是屬于非破壞性的檢查，一般用肉眼或低倍放大鏡進行檢查，必要時也采用無損探傷的措施。而內部質量的檢查，由于其檢查內容的規(guī)定，有些必須采用破壞性檢查，也就是一般所講的解剖試驗，如低倍檢查、斷口檢查、高倍組織檢查、化學成分分析和力學性能測試等，有些則也可以采用無損檢測的措施，而為了更精確地評價鍛件質量，應將破壞性試驗措施與無損檢測措施互相結合起來進行使用。而為了從深層次上分析鍛件質量問題，進行機理性的研究工作還要籍助于透射型或掃描型的電子顯微鏡、電子探針等。

一般鍛件內部質量的檢查措施可歸結為：宏觀組織檢查法、微觀組織檢查法、力學性能檢查、化學成分分析法及無損檢測法。

宏觀組織檢查就是采用目視或者低倍放大鏡（一般倍數(shù)在30×如下）來觀測分析鍛的低倍組織特性的一種檢查。對于鍛件的宏觀組織檢查常用的措施有低倍腐蝕法（包括熱蝕法、冷蝕法及電解腐蝕法）、斷口試驗法和硫印法。

低倍腐蝕法用以檢查構造鋼、不銹鋼、高溫合金、鋁及鋁合金、鎂及鎂合金、銅合金、鈦合金等材料鍛件的裂紋、折疊、縮孔、氣孔偏析、白點、疏松、非金屬夾雜、偏析集聚、流線的分布形式、晶粒大小及分布等。只不過對于不一樣的材料顯現(xiàn)低倍組織時采用的浸蝕劑和浸蝕的規(guī)范不一樣。

斷口試驗法用以檢查構造鋼、不銹鋼（奧氏體型除外）的白點、層狀、內裂等缺陷、檢查彈簧鋼鍛件的石墨碳及上述各鋼種的過熱、過燒等，對于鋁、鎂、銅等合金用來檢查其晶粒與否細致均勻，與否有氧化膜、氧化物夾雜等缺陷。

而硫印法重要應用于某些構造鋼的大型鍛件，用以檢查其硫的分布與否均勻及硫含量的多少。

除構造鋼、不銹鋼鍛件用于低倍檢查的試片不進行最終熱處理外，其他材料的鍛件一般都通過最終熱處理后才進行低倍檢查。

斷口試樣一般都進行規(guī)定的熱處理。

微觀組織檢查法則是運用光學顯微鏡來檢查多種材料牌號鍛件的顯微組織。檢查的項目一般有本質晶粒度，或者是在規(guī)定溫度下的晶粒度，即實際晶粒度，非金屬夾雜物，顯微組織如脫碳層、共晶碳化物不均勻度，過熱、過燒組織及其他規(guī)定的顯微組織等。

力學性能和工藝性能的檢查則是對已通過規(guī)定的最終熱處理的鍛件和試片加工成規(guī)定試樣后運用拉力試驗機、沖擊試驗機、持久試驗機、疲勞試驗機、硬度計等儀器來進行力學性能及工藝性能數(shù)值的測定。

化學成分的測試一般是采用化學分析法或光譜分析法對鍛件的成分進行分析測試，伴隨科學技術的發(fā)展，無論是化學分析還是光譜分析其分析的手段均有了進步。對于光譜分析法而言，目前已不單純采用看譜法和攝譜法來進行成分分析，新出現(xiàn)的光電光譜儀不僅分析速度快，并且精確性也大大地提高了，而等離子光電光譜儀的出現(xiàn)更大大地提高了分析精度，其分析精度可達10－6級，這對于分析高溫合金鍛件中的微量有害雜質如Pb、As、Sn、Sb、Bi等是非常行之有效的措施。

以上所說的措施，無論是宏觀組織檢查法，還是微觀組織檢查法或性能及成分測定法，均屬于破壞性的試驗措施，對于某些重要的、大型的鍛件破壞性的措施已不能完全適應質量檢查的規(guī)定，這首先是由于太不經(jīng)濟，另首先重要是為了防止破壞性檢查的片面性。無損檢測技術的發(fā)展為鍛件質量檢查提供了更先進更完善的手段。

對于鍛件的質量檢查所采用的無損檢測措施一般有：磁粉檢查法、滲透檢查法、渦流檢查法、超聲波檢查法等。

磁粉檢查法廣泛地用于檢查鐵磁性金屬或合金鍛件的表面或近表面的缺陷，如裂紋、發(fā)紋、白點、非金屬夾雜、分層、折疊、碳化物或鐵素體帶等。

該措施僅合用于鐵磁性材料鍛件的檢查，對于奧氏體鋼制成的鍛件不適于采用該措施。

滲透檢查法除能檢查磁性材料鍛件外，還能檢查非鐵磁性材料鍛件的表面缺陷，如裂紋、疏松、折疊等，一般只用于檢查非鐵磁性材料鍛件的表面缺陷，不能發(fā)現(xiàn)隱在表面如下的缺陷。

渦流檢查法用以檢查導電材料的表面或近表面的缺陷。

超聲波檢查法用以檢查鍛件內部缺陷如縮孔、白點、心部裂紋、夾渣等，該措施雖然操作以便、快且經(jīng)濟，但對缺陷的性質難以精確地進行鑒定。

伴隨無損檢測技術的發(fā)展，目前又出現(xiàn)了諸如聲振法，聲發(fā)射法、激光全息攝影法、CT法等新的無損檢測措施，這些新措施的出現(xiàn)及在鍛件檢查中的應用，必將使鍛件質量檢查的水平得以大大地提高。

值得提出的是鍛件質量檢查成果的精確性，雖然有賴于對的的試驗措施和測試技術，但也有賴于對的的分析和判斷。只有對的的試驗措施，而沒有精確的分析判斷，也不會得出恰當?shù)慕Y論。因此，鍛件質量的分析實際上是多種測試措施的綜合應用及各個測試成果的綜合分析，對于大型復雜的鍛件所出現(xiàn)問題不能單純地依賴于某一種措施，從這一點上可以說多種試驗措施在分析過程中是相輔相成的，多種試驗措施的有機配合，并對各自試驗成果進行綜合分析，才能得出對的的結論。同步就鍛件質量分析的目的而言，除了對的的檢查外，還應進行必要的工藝試驗從而找出產生質量問題的真正原因并提出圓滿的改善措施及防止對策。

當然，在實際工作中究竟選用那些檢測措施，運用何種檢測手段應根據(jù)鍛件的類別和規(guī)定的檢測項目來進行。在選擇試驗措施和測試手段時，既要考慮到先進性，又要考慮到實用性、經(jīng)濟性，不能單純地追求先進性，能用一種手段處理問題就不要用二種或更多種，測試手段的選擇應精確地鑒定缺陷的性質和確切找出缺陷產生的原由于出發(fā)點，有時測試手段選擇得過于先進反而會導致不必要的后果以致導致不應有的損失。

還應指出，對于檢查而言，無論那種檢查或試驗均有應規(guī)定的原則試驗措施，我們必須根據(jù)規(guī)定的試驗措施進行試驗或檢查，表1-3給出了部分試驗措施原則。表1-3部分試驗措施原則檢查項目措施原則代號檢查項目措施原則代號化學成分

拉力試驗

沖擊試驗

高溫持久

高溫拉伸

高溫蠕變

旋轉彎曲疲勞

布氏硬度

洛氏硬度

低倍組織

斷口試驗

晶粒度

脫碳層

非金屬夾雜GB223

GB228

GB229

GB6395

GB