磁痕分析与综合判断

　　1　材质决定磁痕外观显示状态

　　零部件上影响漏磁场形成的因素有很多,但是在外加磁场达到磁饱和后其变化不大,裂纹宽度对其影响也不大,而在一定的磁场强度下影响磁痕清晰度的主要原因是裂纹本身的深度。但是,在现场探伤中发现:同样深宽比的裂纹在不同材质的零件上磁痕显示大不相同,如:在铸铁导筒上长10 mm,深2mm裂纹磁痕显示粗大清晰(如图1所示),而同样长深的裂纹产生在合金钢法兰上,磁痕聚粉很细少(如图2所示),不仔细观察就很难发现,很可能造成漏检。纠其原因,其一是因为钢材本身磁特性是随合金成分含碳量、加工状态和热处理状态而变化的,材料磁特性不同,漏磁场也不同(如图3),因此在法兰上的裂纹显示就不如导筒明显。其二是合金材料的密度影响裂纹开口的大小,若合金材料的密度大,则裂纹再深其开口也极小——材料深宽比很大,磁力线在结合很好的界面上有一部分不发生折射而直接通过,造成了齿轮等硬磁材料上磁痕与一般材料上磁痕的差异,所以不能光从磁痕显示情况判断裂纹深度,要考虑材质的影响。

　　2　产品形成工序不同,磁痕显示状态不同

　　从现场探伤中发现,一般教材上所列举的典型裂纹磁痕,现场中很少见到,内燃机车各部件中产生的大多数裂纹都是综合因素造成的,表现在磁痕上也有其不同的特点。比如磨削裂纹,在教材和有关书籍上都认为其垂直于磨削方向,实际上在曲轴和凸轮轴等多种轴类件上发现磨削裂纹都平行于磨削方向(如图4),且从磁痕上看,此类磁痕完全不同于砂轮钝化和进刀量过大产生的磁痕(如图5)。

　　比较两种磁痕不难看出,磨削裂纹沿磨削方向延伸,平行分布,成片出现,深浅不一,磁痕清楚;而由于砂轮钝化和进刀量过大产生的磁痕轻、淡、浅,且深浅一致。进一步分析产生裂纹的原因发现:磨削裂纹是由于冷加工产生的应力未清除,再加上热处理过程使应力加强,在后序的磨削过程中受到砂轮外力的影响使应力释放,导致裂纹的产生,此种裂纹严格地说应叫热处理磨裂。在内燃机车配件中合金材料经过调质、氮化、淬火等热处理的零件常会发现此种缺陷,当其深度不超过硬化层时,一般不影响使用,在运用后经过磨耗可自行消除,但在最受力的应力集中部位出现此种缺陷还应慎重处理。因此,应根据裂纹发生的工序,结合磁痕特点综合分析判定处理裂纹。

　　3　硬度不一致,会导致真磁痕假裂纹现象

　　在探伤中我们发现许多零件,其探伤磁痕貌似真性裂纹,实际仔细分析判断其磁痕周边情况可断定其是否为真性裂纹。如:曾经发现16根凸轮轴表面有磁痕,聚粉清楚,但不密集,周向分布在油孔两侧(如图6和图7),从磁痕上看极像裂纹,但进一步用渗透法探伤却不显示,分析磁痕发展的路径,发现磁痕到了孔边却不向孔内发展,这些迹象表明这不是裂纹的发展规律,再加上裂纹不开口,因此可判定其不是裂纹。分析磁痕形成的原因可知:此处既没有台和棱,又为同一种材质、同一直径、同一种热处理方法,唯一可能不一致的就是硬度。后经过硬度检测,发现磁痕两侧竟相差十几个(HB)。经现场勘测和确认,发现在热处理时操作人员为了避免油孔出现裂纹,人为地使感应线圈在油孔边停顿,然后加速走过油孔部位,从而造成热处理硬度不均。探伤时,在外加磁场H不变的情况下,磁感应强度B的变化使磁导率μ发生改变,探伤时磁力线在此发生折射,形成真磁痕假裂纹。再有凸轮轴材质也是硬磁性,漏磁场小,形成了真假裂纹难以区分的现象。后经改进热处理工艺,彻底杜绝了此类现象。