锻件和铸件超声波探伤

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由于经过锻造变形，锻件中的缺陷一般具有方向 性。通常冶金缺陷的分布和方向与锻造流线方向有关。 因此，为了得到最好的检测效果，锻件检测时声束入 射面和入射方向的选择需要考虑锻造变形工艺和流线 方向，并应尽可能使声束方向与锻造流线方向垂直。 以模锻为例，模锻件的变形流线是与外表面平行的， 因此检测时一般要求超声声束方向应与外表面垂直入 射，扫查需沿外表面形状进行，通常需要采用水浸法 或水套探头方可实现。
白点是锻件含氢较高，锻后冷却过快，钢中溶解 的氢来不及逸出，造成应力过大引起的开裂。白点主 要集中在锻件大截面中心。合金总含量超过3.5％～ 4.0％和含Cr、Ni、Mn的合金钢大型锻件容易产生白 点。白点在钢中总是成群出现。
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(钢锻件中由于氢的存在所产生的小裂纹称为白 点。白点对钢材的力学性能影响很大，当白点平面垂 直方向受应力作用时，会导致钢件突然断裂。因此， 钢材不允许白点存在。白点多在高碳钢、马氏体钢和 贝氏体钢中出现。奥氏体钢和低碳铁素体钢一般不出 现白点)。
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为了改善锻件的组织性能，锻后还要进行正火、退 火或调质等热处理，因此锻件的晶粒一般都很细，有良 好的透声性。
锻件中的缺陷主要有两个来源：一种是由铸锭中缺 陷引起的缺陷；另一种是锻造过程及热处理中产生的缺 陷。常见的缺陷类型有： 1.缩孔 缩孔是铸锭冷却收缩时在头部形成的缺陷，锻造时因切 头量不足而残留下来，多见于轴类锻件的头部，具有较 大的体积，并位于横截面中心，在轴向具有较大的延伸 长度。
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6.1 锻件超声探伤 6.1.1 锻件加工及常见缺陷
锻件是将铸锭或锻坯在锻锤或模具的压力下变形制 成一定形状和尺寸的零件毛坯。锻压过程包括加热、变 形和冷却。锻造的方式大致分为镦粗、拔长和滚压，镦 粗是锻压力施加于坯料的两端，形变发生在横截面上， 拔长是锻压力施加于坯料的外圆，形变发生在长度方向。 滚压是先镦粗坯料，然后冲孔，再插入芯棒并在外圆施 加锻压力。滚压既有纵向变形，又有横向变形。其中镦 粗主要用于饼类锻件，拔长主要用于轴类锻件，而筒形 锻件一般先镦粗，后冲孔，再滚压。
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第六章 锻件与铸件超声波探伤
锻件和铸件是制造各种机械设备及锅炉、压力容器 的重要毛坯件，特别是锻件，在高参数大型容器中和 受压元件制造中应有非常广泛。它们在生产加工过程 中常会产生一些缺陷，影响设备的安全使用，因此有 必要对其进行超声检测。本章重点讨论锻件检测问题， 对铸件检测也将作简单介绍。
外来非金属夹杂物是冶炼、浇注过程中混入的 耐火材料或杂质，尺寸较大，故常混杂于铸锭下部。 偶然落入的非金属夹杂则无确定位置。
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金属夹杂物是冶炼时加入合金较多且尺寸较大，或 者浇注时飞溅小颗粒或异种金属落入后未被完全熔化而 形成的缺陷。 4.裂纹
锻件裂纹的形成原因很多。按形成原因，裂纹的种 类可大致分为以下几种： 因冶金缺陷（如缩孔残余）在锻造时扩大形成的裂纹。 因锻造工艺不当（如加热温度过高、加热速度过快、变 形不均匀、变形量过大、冷却速度过快等）而形成的裂 纹。
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6.1.2 探伤方法概述 按探伤时间分类，锻件探伤可分为原材料探伤和
制造工程中的探伤，产品检验及在役检验。 锻件可采用接触法或水浸法进行检测。随着计算机技 术的发展，以及人们对于水浸法便于实现自动检测、 人为因素少、检测可靠性高的特点的认识不断加深， 那些要求高分别力、高灵敏度和高可靠性检测的重要 锻件，越来越多地采用水浸法进行检测。锻件的组织 很细，由此引起的声波衰减和散射影响相对较小，因 此，锻件上有时可以用较高的检测频率（如10MHz以 上），以满足高分辨力检测要求和实现对较小尺寸缺 陷检测的目的。
热处理过程中形成的裂纹。如淬火时加热温度较高， 是锻件组织粗大，淬火时可能产生裂纹；冷却不当引起 的开裂，回火不及时或不当，由锻件内部残余应力引起 的裂纹。
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5.折叠（新教材内容） 热金属的突出部位被压折并嵌入锻件表面形成的
缺陷称为折叠，多发生在锻件的内圆角和尖角处。折 叠表面上的氧化层，能使该部位的金属无法连接。 6.白点
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2.缩松 缩松是在铸锭凝固收缩时形成的孔隙和孔穴，
在锻造过程中因变形量不足而未被消除。缩松多出 现在大型锻件中。 3.夹杂物
根据其来源或性质，夹杂物分为内在夹杂物、 外来非金属夹杂物和金属夹杂物。 内在非金属夹杂物是铸锭中包含的脱氧剂、合金元 素与气体的反应物尺寸较小，常漂浮于熔液上，最 后集结在铸锭中心及头部。
锻件中缺陷所具有的特点与其形成过程有关。铸 锭组织在锻造过程中沿金属延伸方向被拉长，由此形 成的纤维状组织通常被称为金属流线。金属流线方向 一般代表锻造过程中金属延伸的主要方向。除裂纹外， 锻件中的多数缺陷，尤其是由铸锭中缺陷引起的锻件 缺陷常常是沿金属流线方向分布的，这是锻件中缺陷 的重要特征之一。
锻件常用于使用安全要求较高的关健部件，因此， 通常需要对其表面和外形进行加工，以保证锻件具有 光滑的声入射面满足高灵敏度检测的需要，同时使其 外形尽可能为超声波覆盖整个锻件区域提供方便的入 射面。
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锻件检测的时机，原则上应选择在热处理后，冲 孔、开槽等精加工之前进行。因为孔、槽、台阶等复 杂形状会形成超声声束无法到达的区域，增加检测的 盲区，同时可能产生应形状引起的非缺陷干扰波，影 响缺陷的检测和判别。而在热处理后进行检测，有利 于发现热处理过程产生的缺陷，如热处理裂纹等。 锻件超声检测常用技术有：纵波直入射检测、纵波斜 入射检测、横波检测。 由于锻件外形可能很复杂，有时为了发现不同取向的 缺陷，在同一个锻件上需同时采用纵波和横波检测。 其中纵波直入射检测是最基本的检测方式。