大型模具钢锻件中白点的梳形反射波形的识别

李晓峰

(中国第一重型机械股份公司质量检验中心，黑龙江161042)

我公司生产的一批大型模具钢棒材经超声检测后有一半数量的钢棒因密集缺陷当量超标判定为不合格，轴向缺陷密集区域范围较大，探伤人员初步怀疑是因为工件锻比不够而产生的疏松缺陷。增加工件锻比和电渣重熔工艺，又重新投料一批钢棒，经超声检测后又有约一半数量的钢棒因密集缺陷当量超标判定为不合格，两批次钢棒的缺陷波形非常相似。模具钢棒材改用电渣重熔工艺，金属纯净度高，杂质少，从而对之前疏松的结论产生了怀疑，为此，针对其缺陷波形进行了深入分析。

1 白点缺陷检测实例分析

我公司生产的一批大型模具钢棒材的材质为4Cr5MoSiV1，尺寸为∅785 mm×1080 mm。大型模具钢棒材调质前需要按GBT 1299—2014标准进行超声检测，验收标准Ee级，标准中要求不允许存在白点类型的危险性缺陷。

1.1 超声检测

1.1.1 钢棒外圆检测

1.1.2 钢棒端面检测

1.1.3 检测结果分析

缺陷波形密集尖锐活跃，波形无明显锯齿特征，探头移动过程中波峰此起彼伏，相邻缺陷波间根部有一定间距、彼此独立并且清晰可见，具有白点典型梳形反射波形的特点，缺陷波变化迅速而敏感，但密集缺陷对钢棒底波影响不明显。

图3 目视检测图
Figure 3 Visual inspection chart

图4 渗透检测图
Figure 4 Penetration test chart

图5 白点裂纹(400×)
Figure 5 White spot crack(400×)

2 MHz探头比4 MHz探头检测缺陷反射波幅高，对白点缺陷敏感。改变检测方向(外圆检测或是端面检测)时缺陷波形特征相似。

为了进一步验证白点的缺陷性质，将模具钢棒材端面缺陷比较密集的中心区域进行画线、切取缺陷试样并且酸洗后进行渗透检测、金相检验、化学成分分析和气体含量分析等工作。

1.2 目视检验

在做渗透检测之前，缺陷试样表面有目视可见的线性发亮的银白色斑，很可能是表面白点缺陷，见图3。

1.3 渗透检测分析

对缺陷试样表面进行渗透检测，发现表面有多条分散的小裂纹显示，长度1 mm～3 mm，裂纹显示见图4，即为白点缺陷显示。当擦掉某些裂纹渗透显示时，该位置有图3目视可见的发亮的银白色斑。

1.4 金相检验分析

对缺陷试样进行高倍金相检验分析，见图5。

高倍金相检验白点裂纹清晰可见，裂纹扩展路径既有穿晶也有沿晶，在白点裂纹线上未发现夹杂物。

1.5 化学成分分析

对缺陷试样进行化学成分分析，各项元素含量指标合格。

1.6 气体含量分析

对缺陷试样进行气体含量分析，H含量3.0×10-6～3.9×10-6(H含量正常值：0～2.0×10-6)，缺陷试样中H含量严重超标，进一步证明是白点缺陷。

2 结论

(1)通过对白点缺陷波形的分析，熟练掌握了白点典型梳形反射波形的特点，为以后无损检测过程中对白点危害性缺陷的识别提供有力的依据。

(2)特别是缺陷反射波幅小的白点缺陷容易被人忽视，在保证较好信噪比的情况下，尽量提高检测灵敏度，仔细观察缺陷波形特点，及时发现白点缺陷，从而避免白点缺陷漏检的风险，提高白点缺陷的检出率。

(3)2 MHz探头对白点缺陷的检出效果优于4 MHz探头。

(4)尽可能借助多种检测方法来确定白点缺陷的性质。

(5)模具钢棒材采用电渣重熔冶炼工艺一般不会出现白点缺陷，因为电渣锭金属纯净度高，杂质少，但由于电渣重熔冶炼属于大气冶炼，又遇上夏季多雨季节，模具钢棒材电渣重熔冶炼时空气中湿度较大，钢棒电渣锭凝固冷却时芯部的大部分H不能及时的释放到钢棒外，所以钢棒芯部H含量严重超标，产生白点缺陷。超声检测电渣重熔类锻件时要注意对白点缺陷的识别，避免对白点缺陷的漏检。