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摘要：本文通过使用磁粉探伤、电子探针、低倍检验等多种检验分析方法，得出了由C38N2制成的某钢构件的聚磁成因，并且从构件加工角度考虑，明确分析这一裂纹的产生原理。
关键词：钢构件；磁粉探伤；聚磁成因
磁粉探伤被称之为MT或者MPI，它是一种有效的探测方法，经常被应用于钢铁等磁性材料的表面探伤中。本文对聚磁误判的钢结构构件中取样展开了检验，通过磁粉探伤和低倍检验等多种方法，全面分析了聚磁现象产生的原因。
1、成因
某钢厂生产的GCr15轴承钢用于生产铁路轴承滚子,在对轴承滚子进行磁粉探伤检验时,发现个别滚子表面有聚磁现象。对该轴承钢聚磁件进行低倍检验、金相检验、电镜扫描及能谱分析,结果表明,轴承钢淬火金相组织存在隐晶马氏体区和结晶马氏体区,这是由于钢锭结晶时产生树枝状偏析造成碳和铬在成分上的不均匀所致,在加热淬火时此微区为欠热区,存在较多的未溶碳化物颗粒、较细的奥氏体晶粒和较多隐晶马氏体区,从而保留较多的残余奥氏体,产生聚磁现象。
2、取样
本次取样工作的重点是，在初次磁粉探伤的过程中，发现有磁痕而被误判的钢结构构件中，切取聚磁部位展开分析。
3、检验
3.1再次磁粉探伤
在实验过程中，将这一钢构件的聚磁部分切取下来，采取荧光湿法和横向磁化的方法再次实施磁粉探伤工作，以此确定磁痕的具体问题。等到再次确认磁粉探伤的时候可以看出，钢结构磁粉聚集现象和第一次磁粉探伤时产生的现象是一摸一样的。
3.2低倍检验
使用提示显微镜来观察试样聚磁部位的外表特点，随后实施低倍组织检验工作。
从低倍组织图可以看出，呈现的钢构件试样聚磁位置处，有着较小的裂痕，并且这种裂痕现象的实际走向是垂直于构架加工过程中的磨削方向。
3.3高倍检验
通过对该钢结构件试样切片之后，实施金相组织检验工作，根据检验结果可得出，钢材的金相组织是一种回火马氏体组织情况，其中剩余的奥氏体量比较小，并且没有任何组织发生异常现象。
从夹杂物实际检验现象可以看出来，观察到的钢构件试样夹杂物自身具有很低的等级，硫化物呈现良好的发展趋势。
3.4电子探针分析
使用电子探针分析方式对这一钢构件试样切片展开全面的分析和研究。
在3000倍下开展观察工作，从表面一直到3.0mm位置上，每间隔0.5mm便观察一次，在大约 2.0~3.0mm位置处，可以看出，组织存在一定的异常情况，呈现细微的针状马氏体形状。钢构件试样表面到3.0mm不同深度处的组织面貌如下图所示：
图十 2.0mm处的组织形貌 图十一 3.0mm处的组织形貌
从以上多个图观察到的试样不同深度处组织形貌可以看出，在3.0mm范围内，试样的组织大都是较为粗大的回火马氏体，这一种物体属于钢种中频淬火之后的低温回火组织。
从电子探针观察到的现象可以看出，上述图中钢构件试样磁痕位置处具有一定的裂纹，并且这一裂纹的实际走向和硫化物方向是一样的，两者差不多都属于垂直方向，纵向的裂纹表面如下图所示，横向裂纹形貌如下：
图十三 横向裂纹形貌
在上图观察中可以得出，这一现象的裂纹形貌的深度相对而言都比较小，一般来讲，它们经常聚焦到最低面，深度大约为0.046mm，长度保持在0.090mm中。这一钢构件试样的能谱分析结果如下图所示：
表一 钢结构试样的能谱分析结果
4、分析结果
从以上检验和分析结果可以看出，出现钢结构构件磁粉探伤聚磁现象的主要原因是由于构件表面这一位置含有较小的裂纹所导致的。
通过详细判断裂纹的形态、大小以及深度等各项参数，可以看出这一种细小裂纹是进行构件加工过程中产生的磨削热现象，进行磨削的时候，构件表面温度高达820℃或者850℃左右，有的情况下也许会更高一些，受这一形象影响，从而引起的磨削裂纹。
淬火钢的组织是马氏体和相应数量中剩余奥氏体，其处于膨胀现象，在没有经过回火处理之后这一情况更加明显。如果将快速加热表面，使其达到100℃左右，并且快速将其冷却，必定发生收缩情况，这是呈现的第一次收缩现象。此种收缩情况仅仅出现在表面中，其中基体依然处于膨胀情况下，从而增加了表面层承受拉应力的裂纹，这一种裂纹是第一次裂纹；在温度不断上升之后，高达300℃之后快速冷却，表面会再次出现收缩情况，从而发生第二次裂纹现象。马氏体的膨胀收缩量伴随着钢中含碳量的增加而逐渐加大，所以加剧了碳素工具钢和渗碳淬火钢产生磨削裂纹的严重性。
在淬火钢中，剩下的残余奥氏体，在进行磨削的时候，由于受到磨削热现象的影响而发生分解状态，其逐渐转换为了马氏体。一方面讲，这种刚形成的马氏体主要集中在表面上，它会使构件局部体积逐渐上升，增加了构件表面应力，使得磨削过于集中，一旦继续磨削便会增加磨削裂纹形成。第二方面在磨床上磨削工件的时候，对工件既有压力，又产生了拉力，从而增加了磨削裂纹的形成。如果进行磨削的时候，冷却不足，那么便会因为磨削产生的热量使得磨削表面薄层重新奥氏体化，然后逐渐形成了淬火马氏体，因此使表面层产生了附加的组织应力，而且磨削产生的热量会提升构件表面温度的上升速度。此种组织在应力和热应力的双重作用下，加剧了磨削表面发生磨削裂纹的情况。
从3000倍组织形貌中可以看出，试样近表层出现了细针马氏体，这种现象表明了由于加工磨削的时候，受挤压、摩擦等因素的影响，增加了相应的温度，使得金属发生了相应的改变，在原有火马氏体的基础上又出现了奥氏体化之后的急冷组织。这种组织的相变应力和挤压摩擦之后产生的热变应力相互重叠，使得钢构件表面产生了较大的拉应力，从而发生开裂现象，出现裂纹。
从裂纹基本形成面貌可以看出，这一种现象的裂纹实际走向和硫化物方向一致，两者基本上属于垂直状态，这就说明了裂纹的产生和夹杂物没有相应的关系。
5、结语
从上面分析和研究可以看出，磁粉探伤方法产生的检验效果较好，检验费用低，并且操作简单，未来发展趋势良好。
参考文献
[1]磁粉探伤法检测钢构件表面缺陷[J].建筑,2016.
论文作者:韩冰
论文发表刊物:《防护工程》2018年第7期
论文发表时间:2018/8/15
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