汽車車輛或風(fēng)電機(jī)組高強(qiáng)度螺栓是最重要的連接件之一。由于高強(qiáng)度螺栓在技術(shù)上有一系列特點(diǎn)：高強(qiáng)度、高精度等級(jí)；服務(wù)條件嚴(yán)酷，它將隨主機(jī)一起常年經(jīng)受酷暑嚴(yán)寒和極端溫差的考驗(yàn)，承受高溫、低溫的侵蝕；功率高，交變載荷大、震動(dòng)、腐蝕和超載等特質(zhì)；除受到軸向預(yù)緊拉伸載荷的作用外，還會(huì)在工作中受到附加的拉伸交變載荷、橫向剪切交變載荷或由此復(fù)合而成的彎曲載荷的作用，有時(shí)還受到?jīng)_擊載荷；附加的橫向交變載荷會(huì)引起螺栓的松動(dòng)，軸向交變載荷會(huì)引起螺栓的疲勞斷裂;而在環(huán)境介質(zhì)的作用下，軸向拉伸載荷會(huì)引起螺栓的延遲斷裂，以及高溫條件下引起螺栓的蠕變等。 近年來(lái)，隨著我國(guó)汽車工業(yè)和風(fēng)電行業(yè)的快速發(fā)展，對(duì)汽車和風(fēng)電機(jī)組質(zhì)量的要求也不斷提高，汽車工業(yè)和風(fēng)電行業(yè)對(duì)高強(qiáng)度螺栓等零部件的要求逐漸加嚴(yán)。在高強(qiáng)度螺栓制造的成品表面檢驗(yàn)中，引入更加嚴(yán)格、更加精確、直觀的“磁粉探傷”方法，由此更容易暴露出高強(qiáng)度螺栓表面和近表面存在的各種磁痕缺陷。但是，對(duì)成品檢驗(yàn)中存在的磁痕種類區(qū)分，是很有必要的。 1、磁痕的形貌 磁粉探傷檢測(cè)又稱 MT或 MPT（Magnetic Particie testing）,適用于鋼鐵材料等磁性材料的表面附近進(jìn)行探傷的檢測(cè)方法。此方法利用鐵受磁石吸引的原理，檢測(cè)過(guò)程中使被檢測(cè)件受到磁力的作用，磁化后的鐵磁性材料內(nèi)部有磁力線傳播，當(dāng)螺栓表面與磁力線成一定夾角的缺陷存在時(shí)，缺陷處導(dǎo)磁率與基體材料不同，在缺陷處形成漏磁場(chǎng)，將散布在磁化材料表面的磁粉吸住，形成肉眼可見(jiàn)的磁痕，從而顯示出缺陷的位置和形狀。 2、磁痕的形成原因 隨著磁粉探傷的方法的引入，在高強(qiáng)度螺栓表面及近表面上存在的裂紋、劃痕、發(fā)紋等缺陷很容易顯示出來(lái)。有時(shí)，受到探傷電流選擇過(guò)大等因素影響，高強(qiáng)度螺栓中顯微成分偏析（如帶狀組織等）也能反映出來(lái)。這些缺陷的形成因素很多，有的是鋼材冶煉過(guò)程中產(chǎn)生，如發(fā)紋、成分偏析、帶狀組織、魏氏組織等，有的是在鋼材加工或螺栓溫鐓、熱處理、車削過(guò)程中產(chǎn)生，如裂縫、劃傷等。 由于磁痕的形成原因的多樣性，在磁粉探傷中，對(duì)探傷過(guò)程中出現(xiàn)的磁痕必須進(jìn)行綜合分析，不能單憑形狀就簡(jiǎn)單判斷磁痕的類別。即要考慮加工方法的影響，更要注意觀察磁痕周邊的形態(tài)和趨勢(shì)等因素，才能做出正確的判斷。只有在區(qū)分高強(qiáng)度螺栓磁粉探傷中出現(xiàn)的缺陷類別基礎(chǔ)上，才能有針對(duì)性地分析不同缺陷的產(chǎn)生原因。 更重要的是，應(yīng)該進(jìn)一步探討磁粉探傷中出現(xiàn)的各種缺陷對(duì)高強(qiáng)度螺栓使用過(guò)程的影響，研究對(duì)策以防止類似事故發(fā)生。 3、磁痕的分類及影響 3.1 裂紋類磁痕 裂紋類磁痕大多是在高強(qiáng)度螺栓加工過(guò)程或使用過(guò)程中產(chǎn)生的。按照高強(qiáng)度螺栓不同形狀，加工工藝，各類裂紋類磁痕分為以下幾類。 ① 溫鐓工藝不當(dāng)。如加熱不當(dāng)、操作不正確，終鍛溫度太低、冷卻速度太快、尺寸凹凸及折疊處有明顯的溝狀等原因產(chǎn)生裂紋。 ② 熱處理不當(dāng)。如加熱溫度過(guò)高、或冷卻速度過(guò)于激烈，由熱應(yīng)力和組織應(yīng)力疊加引起裂紋。 ③高強(qiáng)度螺栓表面在磨削加工過(guò)程中，由于所選用的磨削工藝不當(dāng)，磨削量過(guò)大、磨削速度過(guò)快引起表面過(guò)熱或過(guò)冷，砂輪不平及砂輪不鋒利等形成的裂紋。 3.2 發(fā)紋類磁痕 發(fā)紋是由于鋼中的非金屬夾雜物和氣體所形成。在冶煉時(shí)，有害雜質(zhì)元素雖經(jīng)凈化，但卻難以徹底消除；加之鑄造過(guò)程中又有一部分氣體和外來(lái)的非金屬夾雜物混入鋼水中，當(dāng)鋼水凝固時(shí)，它們未能浮出而被封閉在鋼錠（坯）內(nèi)，在后續(xù)的軋制成型時(shí)，非金屬夾雜物就沿著壓延方向拉長(zhǎng)，有的被破碎、有的形成條狀或鏈狀、片狀分布于成材的軸線方向上。 在冷鐓過(guò)程中，部分暴露于螺栓的表面、或部分隱藏于皮下，經(jīng)磁粉探傷或熱冷酸浸蝕就形成肉眼可見(jiàn)的發(fā)紋。實(shí)際生產(chǎn)中，大量出現(xiàn)由于原材料內(nèi)部存在大顆粒夾渣或氣孔等缺陷，導(dǎo)致高強(qiáng)度螺栓在磁粉探傷時(shí)磁痕超標(biāo)的現(xiàn)象。 有資料認(rèn)為，由于發(fā)紋的深度較淺，一般不超過(guò)0.15mm，在它的周圍不會(huì)造成應(yīng)力集中現(xiàn)象，它和原材料基體金屬開(kāi)裂的裂縫有本質(zhì)上的不同。后者不論長(zhǎng)度、深度、分布都較前者嚴(yán)重的多，而發(fā)紋對(duì)高強(qiáng)度螺栓的使用危害性卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于裂紋。故應(yīng)將兩者加以區(qū)別，分別對(duì)待，切不可將發(fā)紋當(dāng)作裂紋等同處理。 目前，是否存在對(duì)磁粉探傷中出現(xiàn)的發(fā)紋要求過(guò)嚴(yán)的傾向，還需要對(duì)成品高強(qiáng)度螺栓做大量的耐久性試驗(yàn)才能斷定。也有認(rèn)為，高強(qiáng)度螺栓磁粉探傷發(fā)現(xiàn)的由夾雜物引起的單獨(dú)分布的綜向磁痕對(duì)高強(qiáng)度螺栓的疲勞壽命沒(méi)有影響。 3.3 成分偏析類磁痕 成分偏析是由于鋼水中的合金元素在結(jié)晶過(guò)程中來(lái)不及擴(kuò)散，造成的成分分布不均，產(chǎn)生成分偏析，這類顯微組織在磁粉探傷過(guò)程中，也可以顯現(xiàn)出來(lái)。高強(qiáng)度螺栓的成分偏析類缺陷是帶狀組織。由于高強(qiáng)度螺栓在服役過(guò)程中，主要受到壓應(yīng)力的影響，與非金屬夾雜物形成的發(fā)紋比較，成分偏析類磁痕的影響更小，對(duì)高強(qiáng)度螺栓的疲勞壽命幾乎沒(méi)有影響。資料表明，這類磁痕不會(huì)明顯降低縱向的拉伸、疲勞斷裂等性能。因此，成分偏析類磁痕可認(rèn)為不會(huì)影響高強(qiáng)度螺栓的使用壽命。（此處不進(jìn)行討論） 4、磁痕的改善方法 4.1 裂紋類磁痕 裂紋類磁痕在鋼材加工或高強(qiáng)度螺栓溫鐓、熱處理、車削等過(guò)程中產(chǎn)生。在對(duì)原材料進(jìn)行表面探傷，保證表面質(zhì)量達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的前提下，高強(qiáng)度螺栓可以通過(guò)改進(jìn)模具設(shè)計(jì)，合理分料，并保證高強(qiáng)度螺栓始鍛溫度、終鍛溫度，嚴(yán)格按鍛造工藝執(zhí)行等措施，來(lái)減少高強(qiáng)度螺栓表面裂紋類磁痕的出現(xiàn)概率。 4.2 發(fā)紋類磁痕 發(fā)紋類磁痕通常應(yīng)在冶煉工藝中解決，改善鑄造過(guò)程的結(jié)晶狀態(tài)及增加加工過(guò)程的壓縮比，此是改進(jìn)由于鋼中氣體產(chǎn)生發(fā)紋類磁痕的有效措施之一。 加工高強(qiáng)度螺栓過(guò)程中，加大六角頭壓縮比或采用“鐓拔”工藝，也能將非金屬夾雜物變成更加細(xì)小的顆粒并使之分布均勻，從而減小由夾雜物形成的發(fā)紋類磁痕在高強(qiáng)度螺栓上產(chǎn)生的影響。 5. 結(jié)語(yǔ) ①隨著磁粉探傷方法的引入，在高強(qiáng)度螺栓表面或近表面上存在的裂紋、劃傷、發(fā)紋，甚至成分偏析等缺陷很容易顯示出來(lái)。區(qū)別高強(qiáng)度螺栓磁粉探傷中出現(xiàn)的缺陷類別，分析不同缺陷的產(chǎn)生原因很有必要。 ②根據(jù)磁痕類型不同，采用具有針對(duì)性的加工工藝措施，或采用磨光料制造螺栓，可以大大減少高強(qiáng)度螺栓磁痕廢品的產(chǎn)生。 ③裂紋類磁痕大多是在螺栓冷鐓或溫鐓、熱處理淬火中產(chǎn)生，主要由非金屬夾雜物或低倍缺陷造成；發(fā)紋類磁痕及成分類磁痕是在冶煉過(guò)程中產(chǎn)生。裂紋類磁痕及發(fā)紋類磁痕應(yīng)小于0.10mm，而成分偏析類磁痕一般不會(huì)影響高強(qiáng)度螺栓的疲勞極限。 ④應(yīng)制定科學(xué)合理的高強(qiáng)度螺栓成品磁粉探傷驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)，在保證高強(qiáng)度螺栓成品達(dá)到整車或整機(jī)的質(zhì)量要求的前提下，減少因要求過(guò)嚴(yán)造成的成品廢品。

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