感應(yīng)淬火硬化層厚度的熒光磁粉檢測(cè)方法

（天津市祥威傳動(dòng)設(shè)備有限公司，天津 300380）

目前感應(yīng)淬火、高頻淬火等各種淬火后的硬化層檢測(cè)是個(gè)難題，常使用的檢測(cè)方法有破壞性檢測(cè)、超聲波檢測(cè)等。超聲波檢測(cè)誤差較大，國(guó)外有一款感應(yīng)淬火超聲波檢測(cè)儀器價(jià)格50～150萬，但檢測(cè)誤差仍舊很大，最大誤差＞1 mm。

以42CrMo4Mod為例，42CrMo4Mod鋼具有強(qiáng)度高、淬透性高、韌性好、淬火時(shí)變形小、高溫時(shí)蠕變強(qiáng)度和持久強(qiáng)度較高等特點(diǎn)。一般用于制造要求較35CrMo鋼強(qiáng)度更高和調(diào)質(zhì)截面更大的鍛件，如機(jī)車牽引用的大齒輪、增壓器傳動(dòng)齒輪、后軸、受載荷極大的連桿及彈簧夾，也可用于2 km以下石油深井鉆桿接頭與打撈工具等。為了獲得較高的韌性和足夠的強(qiáng)度及優(yōu)良的綜合力學(xué)性能，一般會(huì)對(duì)42CrMo4Mod鋼進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理。

對(duì)于需要承受扭轉(zhuǎn)、彎曲等交變負(fù)荷作用的工件，要求表面層承受比芯部更高的應(yīng)力或耐磨性，這時(shí)需對(duì)工件表面進(jìn)行強(qiáng)化處理。采用的方法主要有感應(yīng)加熱表面淬火（高頻、中頻、工頻）、火焰加熱表面淬火、電接觸加熱表面淬火、電解液加熱表面淬火、激光加熱表面淬火和電子束加熱表面淬火等。硬化層厚度直接影響表面強(qiáng)化的效果，而厚度檢測(cè)通常不易十分精確。文章主要介紹熒光磁粉檢測(cè)方法。

1 硬化層金相檢測(cè)

硬化層金相檢測(cè)圖如圖1所示。可以看出，從表面到中心組織有所變化。分別對(duì)位置1，2，3處的組織進(jìn)行放大，如圖1，位置l的寬度約為3.9 mm，經(jīng)過高頻淬火后，此層為淬火馬氏體或叫隱針馬氏體。由于本試驗(yàn)所采用的淬火溫度正常，馬氏體組織非常細(xì)小，在普通光學(xué)顯微鏡下不易看清。如果要看清其具體態(tài)，需采取過熱淬火。本試驗(yàn)對(duì)其進(jìn)行的硬度測(cè)試也證明此組織為淬火馬氏體。從圖1（c）可以看出，該組織比較細(xì)小，根據(jù)珠光體、索氏體和屈氏體的基本特點(diǎn)，可以判定該組織為回火索氏體。硬度測(cè)試發(fā)現(xiàn)其硬度只有227 HV0.1左右。由此說明，細(xì)桿的中心保持了前道熱處理工藝的原始組織，該組織為回火索氏體。由圖1（d）可以看出，從淬硬層到中心未淬硬層，組織并沒有急速轉(zhuǎn)變，存在一個(gè)過渡區(qū)，寬度約0.12i Yn/l，過渡區(qū)的組織為淬火馬氏體和回火索氏體，此混合組織的硬度介于淬火馬氏體與回火索氏體之間。

表面硬化處理可以提高受動(dòng)態(tài)應(yīng)力部件的耐磨性能以及疲勞強(qiáng)度。這些特性主要是由表面硬度、硬化深度以及殘余應(yīng)力的深度剖面決定的。表面深度為硬化有效層的厚度，它是表面硬化處理過程中的一個(gè)重要質(zhì)量指標(biāo)。目前只能通過隨機(jī)切片檢測(cè)方法來確保硬化工藝的質(zhì)量，這種方法不僅會(huì)損壞部件，浪費(fèi)時(shí)間，而且成本也高。

2 硬化層磁粉檢測(cè)

由于材料組織差異，磁粉檢測(cè)時(shí)會(huì)在過渡區(qū)產(chǎn)生漏磁場(chǎng)，利用此特性可以檢測(cè)硬化層厚度。

由于齒輪切片無法夾持，所以采用熒光磁粉線圈法，詳細(xì)描述如下：

（1）把感應(yīng)淬火后的切塊放在線圈距邊緣150 mm左右。

（2）檢測(cè)靈敏度以試片和磁場(chǎng)指示器為準(zhǔn)（磁軛檢測(cè)方法，同樣可以以該方法檢測(cè)）。

（3）調(diào)節(jié)，如滿足檢測(cè)靈敏度要求就開始檢測(cè)。

檢測(cè)時(shí)機(jī)為感應(yīng)淬火后；磁粉載液為美國(guó)磁通14AM；檢測(cè)地點(diǎn)為暗室；感層厚度為3.8～4.0 mm左右。詳細(xì)檢測(cè)過程如圖2～5所示。

磁粉檢測(cè)發(fā)現(xiàn)在齒棱和齒面有明顯的磁痕顯示（圖6），這些磁痕深度在4 mm左右。

3 結(jié)論

通過大量試驗(yàn)可證明，正確的磁粉檢測(cè)方法完全可以檢測(cè)感應(yīng)淬火后的硬化層厚度，并且可以保證檢測(cè)誤差在0.2～1 mm內(nèi)。相對(duì)而言，磁粉檢測(cè)優(yōu)于酸洗檢測(cè)，并且更加環(huán)保安全。