鋼材發紋檢測及控制研究

■張曉田

隨著汽車用齒輪軸類零件設計應用的實際需要，對于鋼材純凈度的要求越來越高。尤其在齒輪軸類零件上，如果出現非金屬夾雜超標的情況時，極大概率會在齒輪軸零件精車后的表面上形成細小的發紋缺陷，從而造成零件不合格品的出現。

筆者在處理相關問題時，發現國標GB10121中僅對發紋檢測的塔形試驗方法做了規定，但是沒有具體的驗收標準。同時，在汽車行業暫時也沒有類似的驗收標準。因此，我們在大量試驗數據的基礎上，再結合國軍標GJ B1220A、GJ B1951—1994標準，提出汽車制造業齒輪軸類零件的發紋驗收建議標準，供同行參考指正。

1. 試驗方法

（1）試驗鋼材 8620RH的化學成分見表1。

（2）試驗方法 按照GB/T 10121規定進行檢驗，塔形試樣尺寸應符合表2規定，采用磁粉無損檢測方法。

取樣部位：每個澆次首爐在第一個錠坯的頭部軋制的第一根棒材的頭部、尾爐在末個錠坯的尾部軋制的最后一根棒材的尾部至少取2個樣，中間爐次每爐隨機至少取2個樣。

2. 試驗數據

（1）缺陷率統計 如表3、表4所示。

（2）缺陷分布規律 發紋缺陷主要集中在第一臺階和第二臺階。第二臺階最多，發紋數量占總數量的77.6%，第一臺階發紋數量占總數量的20.4%，見圖1。

從檢驗結果來看，未出現兩個及兩個以上臺階同時出現發紋的情況，均為單個臺階出現發紋。

表1 8620RH化學成分（質量分數） （%）

表2 塔形試樣尺寸 （mm）

表3 不合格比例統計

（3）缺陷長度分析 產生發紋缺陷的試樣，缺陷長度≤4mm的占91.9%，見圖2，長度主要集中在2～4mm區間內，超長和較短的比例都很少。

（4）發紋條數統計 發生發紋的49支試樣中，48支發紋為1條，1支發紋為2條，見圖3。

3. 試驗結果分析

（1）實際檢測結果與國軍標標準進行對比，見表5。

由表5可見：①按照國軍標要求，實際檢測所有爐號鋼材均合格；但是因為與國軍標比起來，無論是鋼材牌號、生產工藝、使用條件均大不相同，因此根據實際結果提出汽車齒輪軸類零件自身的標準是有必要的。②單條發紋長度超標是主要的不合格表現，按照實際檢測結果，當單條發紋長度要求提高到不超過4mm時，合格率仍然可以達到99.08%。

（2）根據實際試驗數據，我們提出齒輪軸類零件用8620RH鋼發紋缺陷的建議接收標準應符合表6要求。

4. 結語

（1）單條發紋長度超標是發紋不合格的主要表現，在實際生產、采購中應該著重檢驗其合格率。

（2）一般情況下，零件加工后表面是不允許有發紋缺陷出現的。特殊情況如非關鍵面、非工作面等需進行缺陷風險評估。

（3）發紋缺陷主要集中發生在第二臺階上，應在實際生產中重點關注零件的外徑接近第二臺階尺寸處是否發生發紋缺陷；同時，鋼材直徑越小，可能檢測出發紋缺陷的概率越大。

（4）齒輪軸類零件用鋼材應執行不低于表6要求的鋼材發紋檢測標準。

圖1 各臺階發紋缺陷數對比

圖2 不同長度發紋發生頻率對比

圖3 發紋發生條數對比

表4 按不同規格檢驗統計

表5 實際檢測結果與按照國軍標驗收情況

表6 建議發紋接收標準