感應淬火硬化層厚度的熒光磁粉檢測方法

（天津市祥威傳動設備有限公司，天津 300380）

目前感應淬火、高頻淬火等各種淬火后的硬化層檢測是個難題，常使用的檢測方法有破壞性檢測、超聲波檢測等。超聲波檢測誤差較大，國外有一款感應淬火超聲波檢測儀器價格50～150萬，但檢測誤差仍舊很大，最大誤差＞1 mm。

以42CrMo4Mod為例，42CrMo4Mod鋼具有強度高、淬透性高、韌性好、淬火時變形小、高溫時蠕變強度和持久強度較高等特點。一般用于制造要求較35CrMo鋼強度更高和調質截面更大的鍛件，如機車牽引用的大齒輪、增壓器傳動齒輪、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度及優良的綜合力學性能，一般會對42CrMo4Mod鋼進行調質處理。

對于需要承受扭轉、彎曲等交變負荷作用的工件，要求表面層承受比芯部更高的應力或耐磨性，這時需對工件表面進行強化處理。采用的方法主要有感應加熱表面淬火（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化的效果，而厚度檢測通常不易十分精確。文章主要介紹熒光磁粉檢測方法。

1 硬化層金相檢測

硬化層金相檢測圖如圖1所示。可以看出，從表面到中心組織有所變化。分別對位置1，2，3處的組織進行放大，如圖1，位置l的寬度約為3.9 mm，經過高頻淬火后，此層為淬火馬氏體或叫隱針馬氏體。由于本試驗所采用的淬火溫度正常，馬氏體組織非常細小，在普通光學顯微鏡下不易看清。如果要看清其具體態，需采取過熱淬火。本試驗對其進行的硬度測試也證明此組織為淬火馬氏體。從圖1（c）可以看出，該組織比較細小，根據珠光體、索氏體和屈氏體的基本特點，可以判定該組織為回火索氏體。硬度測試發現其硬度只有227 HV0.1左右。由此說明，細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，組織并沒有急速轉變，存在一個過渡區，寬度約0.12i Yn/l，過渡區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態應力部件的耐磨性能以及疲勞強度。這些特性主要是由表面硬度、硬化深度以及殘余應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重要質量指標。目前只能通過隨機切片檢測方法來確保硬化工藝的質量，這種方法不僅會損壞部件，浪費時間，而且成本也高。

2 硬化層磁粉檢測

由于材料組織差異，磁粉檢測時會在過渡區產生漏磁場，利用此特性可以檢測硬化層厚度。

由于齒輪切片無法夾持，所以采用熒光磁粉線圈法，詳細描述如下：

（1）把感應淬火后的切塊放在線圈距邊緣150 mm左右。

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

（3）調節，如滿足檢測靈敏度要求就開始檢測。

檢測時機為感應淬火后；磁粉載液為美國磁通14AM；檢測地點為暗室；感層厚度為3.8～4.0 mm左右。詳細檢測過程如圖2～5所示。

磁粉檢測發現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 結論

通過大量試驗可證明，正確的磁粉檢測方法完全可以檢測感應淬火后的硬化層厚度，并且可以保證檢測誤差在0.2～1 mm內。相對而言，磁粉檢測優于酸洗檢測，并且更加環保安全。