鎳銅合金鑄件的滲透檢測

張新菊，張 環(huán)，胡學知，陸晨薇

（1.西安航空動力控制科技有限公司，西安 710077；2.慶安集團公司，西安 710077）

1 鎳銅合金鑄件的鑄造特點和檢測難點

鎳銅合金有較好的室溫力學性能和高溫強度，耐蝕性高，容易加工，耐磨性好，被廣泛應用于有耐磨性要求的零件制造中。但是，鎳銅合金是一種新型材料，鑄造工藝還不十分成熟；另外，由于其含銅量較高，鑄造難度十分大，容易產生晶間裂紋缺陷。

鎳銅合金沒有磁性，晶間裂紋的檢測方法只能選擇滲透檢測。但是，這種晶間裂紋在滲透檢測時，一般不易發(fā)現(xiàn)，容易被漏檢。

滲透檢測是以毛細作用原理為基礎的檢測表面開口缺陷的無損檢測方法［1］。使用此法檢測時，缺陷必須開口，所以對受檢零件的表面狀況要求非常嚴格。零件表面殘留的任何污物，如油污、灰塵、金屬加工碎屑和氧化皮等，都對滲透檢測的結果產生影響。如果缺陷表面開口一旦被堵塞，滲透檢測就會出現(xiàn)缺陷漏檢。鎳銅合金鑄件的滲透檢測漏檢就屬于這種情況。

筆者從滲透檢測原理和預處理入手，在滲透檢測前采用特殊的腐蝕清洗液進行預處理，并選擇合理的滲透檢測時機，充分暴露鎳銅合金鑄件表面缺陷，為滲透檢測提供符合要求的表面狀態(tài)，達到確保滲透檢測質量的目的。

2 滲透檢測工藝分析

所敘鎳銅合金鑄件在加工過程中安排有兩次滲透檢測工序。檢測采用水洗型中等靈敏度熒光滲透劑進行，具體參數(shù)為：采用浸漬法施加滲透劑，滲透劑牌號ZL－60D，滲透時間30 min（其中滲透時間13min，滴落時間17min），烘干溫度68 ℃，烘干時間10min；顯像劑牌號ZP－4B，干粉噴粉顯像，顯像時間20min。

具體檢測或檢驗過程如下：

（1）對毛坯棒料的滲透檢測

檢測工序安排為：澆鑄→熱處理→X 光檢測→滲透檢測。因為鑄造和熱處理后都有可能產生表面缺陷，因此在鑄造和熱處理之后安排滲透檢測是合理的［2］。

此時，滲透檢測的預清洗方法為堿清洗，滲透檢測后很少發(fā)現(xiàn)裂紋等缺陷。X 光經常能夠發(fā)現(xiàn)很多晶粒粗大的現(xiàn)象，但這不是X 光檢測的范圍，一般不作為判廢的依據(jù)。

（2）對成品零件表面進行100%滲透檢測

全部加工完成后，對成品零件所有表面進行100%滲透檢測，此時，滲透檢測的預清洗方法為堿清洗，該階段能夠發(fā)現(xiàn)一些裂紋缺陷。

（3）對滲透檢測合格交庫的零件進行匯總檢驗

此時，用放大鏡還能夠發(fā)現(xiàn)一些裂紋缺陷，而滲透檢測時卻沒有發(fā)現(xiàn)。

（4）對這類裂紋缺陷進行金相低倍檢查分析

通過對比分析可知，滲透檢測發(fā)現(xiàn)不了這類裂紋缺陷的原因主要有：①這些裂紋大都是沿晶裂紋，非常細微；如不對其進行腐蝕，宏觀下普通目視發(fā)現(xiàn)不了這些裂紋。②還有一些裂紋是加工過程中產生的，這些裂紋缺陷的開口，被加工時的金屬碎屑等污物堵塞，導致滲透檢測出現(xiàn)漏檢。

綜上分析可知，若不采用特殊的預清洗方法進行處理，上述沿晶裂紋及開口被堵塞的裂紋是難以完全被檢查出來的［3］。

3 預清洗對滲透檢測的影響

預清洗是滲透檢測的第一道工序，也是最為重要的一道工序。因為滲透檢測的物理基礎是毛細作用，表面的油脂、污物的存在都可能阻止毛細作用的發(fā)生，從而產生以下影響：①阻止?jié)B透劑滲入表面開口缺陷中，甚至堵住缺陷。②滲透劑即使?jié)B進缺陷中去，會與缺陷中的油污混合，使顯示的熒光亮度或顏色強度降低。③停留在零件上的油污，容易掩蓋這些部位的缺陷顯示。

因此，零件在滲透檢測前，必須選用合適的化學清洗液進行預處理，將表面開口（包括細微開口）缺陷中的所有污物清理干凈，以保證滲透檢測效果。

4 工藝改進

4.1 改進前的滲透檢測情況

受檢零件在毛坯階段和最終機械加工后進行滲透檢測，預處理采用弱堿性清洗劑（ARDROX6333：與水的體積配比在1…3到1…4之間），滲透檢測前對零件進行預清洗，然后采用水洗型中等靈敏度熒光滲透劑進行檢測。

毛坯階段的滲透檢測，沒有發(fā)現(xiàn)過表面裂紋等缺陷。

最終機械加工完成后，再進行一次滲透檢測，發(fā)現(xiàn)個別零件有裂紋；但在1 0倍放大鏡下觀察，50%～60%的零件存在裂紋，嚴重影響了生產進度和整個任務的交付。

為此，對鎳銅合金鑄件預處理方法所用清洗劑和滲透檢測工藝進行了梳理和分析，并進行了大量的試驗，提出一種切實可行的鎳銅合金鑄件的滲透檢測工藝。

4.2 改變清洗腐蝕液的對比試驗

試驗1：對30件毛坯零件進行試驗。預處理采用弱堿性清洗劑ARDROX6333進行清洗；配比：弱堿性清洗劑與水的體積配比在1…3和1…4之間；然后，依次進行水洗、徹底干燥、滲透檢測工序。檢測結果：5件存有裂紋，結論不合格；其余25件零件均未發(fā)現(xiàn)明顯裂紋，結論合格。檢測結果如圖1所示。

圖1 改進前滲透檢測結果

試驗2：對同樣的30件毛坯零件進行試驗。預處理采用10%三氯化鐵水溶液腐蝕5min；然后，水洗干凈，在烘箱中徹底干燥，與試驗1同樣的方法進行滲透檢測。檢測結果：20 件零件發(fā)現(xiàn)明顯的裂紋，結論不合格；10件未見裂紋，結論合格。

由此可見，采用10%三氯化鐵水溶液作為腐蝕清洗劑，對零件缺陷開口進行腐蝕，可以充分暴露表面缺陷。檢測結果如圖2所示。

圖2 三氯化鐵水溶液腐蝕后滲透檢測結果

5 改進效果

通過試驗證明，清洗腐蝕液的腐蝕可使鎳銅合金鑄件表面的沿晶裂紋充分暴露，也可以使缺陷中的金屬碎屑得到處理，可確保滲透檢測的可靠性。

由此，對鎳銅合金鑄件的檢測工藝進行以下改進。

（1）毛料入廠后，先根據(jù)加工余量進行一次表面車削加工（表面粗糙度Ra達到1.6）；車削工序后，增加滲透檢測工序（預處理采用10%三氯化鐵水溶液進行腐蝕），滲透檢測合格后進行X 光檢測，然后再進行下一步的機械加工。

（2）機械加工完成后，再安排一次滲透檢測；其預處理采用10%三氯化鐵水溶液進行腐蝕，以清除加工過程中產生的缺陷。

（3）對于鎳銅合金鑄件，通過打磨方法排除缺陷，必須先進行腐蝕后才能進行滲透檢測。

采用改進后的滲透檢測工藝對鎳銅合金鑄件進行檢測，檢測結果的可靠性得到了大幅度提高，滿足了交付要求。

6 結語

鎳銅合金鑄件滲透檢測時，為避免出現(xiàn)晶間裂紋漏檢的問題，必須采用三氯化鐵溶液進行腐蝕預處理，使缺陷充分暴露于表面，從而確保檢測結果的可靠性。

［1］林猷文，任學冬.滲透檢測［M］.北京：機械工業(yè)出版社，2004.

［2］黃磊，莫瑕琳，朱莉君，等.微小缺陷的液體滲透檢測［J］.無損檢測，2013，35（12）：34－37.

［3］馬新朝.核電工程中液體滲透檢測的質量控制及顯像結果評判差異性［J］.無損檢測，2014，36（9）：85－89.