感应淬火硬化层厚度的荧光磁粉检测方法

（天津市祥威传动设备有限公司，天津 300380）

目前感应淬火、高频淬火等各种淬火后的硬化层检测是个难题，常使用的检测方法有破坏性检测、超声波检测等。超声波检测误差较大，国外有一款感应淬火超声波检测仪器价格50～150万，但检测误差仍旧很大，最大误差＞1 mm。

以42CrMo4Mod为例，42CrMo4Mod钢具有强度高、淬透性高、韧性好、淬火时变形小、高温时蠕变强度和持久强度较高等特点。一般用于制造要求较35CrMo钢强度更高和调质截面更大的锻件，如机车牵引用的大齿轮、增压器传动齿轮、后轴、受载荷极大的连杆及弹簧夹，也可用于2 km以下石油深井钻杆接头与打捞工具等。为了获得较高的韧性和足够的强度及优良的综合力学性能，一般会对42CrMo4Mod钢进行调质处理。

对于需要承受扭转、弯曲等交变负荷作用的工件，要求表面层承受比芯部更高的应力或耐磨性，这时需对工件表面进行强化处理。采用的方法主要有感应加热表面淬火（高频、中频、工频）、火焰加热表面淬火、电接触加热表面淬火、电解液加热表面淬火、激光加热表面淬火和电子束加热表面淬火等。硬化层厚度直接影响表面强化的效果，而厚度检测通常不易十分精确。文章主要介绍荧光磁粉检测方法。

1 硬化层金相检测

硬化层金相检测图如图1所示。可以看出，从表面到中心组织有所变化。分别对位置1，2，3处的组织进行放大，如图1，位置l的宽度约为3.9 mm，经过高频淬火后，此层为淬火马氏体或叫隐针马氏体。由于本试验所采用的淬火温度正常，马氏体组织非常细小，在普通光学显微镜下不易看清。如果要看清其具体态，需采取过热淬火。本试验对其进行的硬度测试也证明此组织为淬火马氏体。从图1（c）可以看出，该组织比较细小，根据珠光体、索氏体和屈氏体的基本特点，可以判定该组织为回火索氏体。硬度测试发现其硬度只有227 HV0.1左右。由此说明，细杆的中心保持了前道热处理工艺的原始组织，该组织为回火索氏体。由图1（d）可以看出，从淬硬层到中心未淬硬层，组织并没有急速转变，存在一个过渡区，宽度约0.12i Yn/l，过渡区的组织为淬火马氏体和回火索氏体，此混合组织的硬度介于淬火马氏体与回火索氏体之间。

表面硬化处理可以提高受动态应力部件的耐磨性能以及疲劳强度。这些特性主要是由表面硬度、硬化深度以及残余应力的深度剖面决定的。表面深度为硬化有效层的厚度，它是表面硬化处理过程中的一个重要质量指标。目前只能通过随机切片检测方法来确保硬化工艺的质量，这种方法不仅会损坏部件，浪费时间，而且成本也高。

2 硬化层磁粉检测

由于材料组织差异，磁粉检测时会在过渡区产生漏磁场，利用此特性可以检测硬化层厚度。

由于齿轮切片无法夹持，所以采用荧光磁粉线圈法，详细描述如下：

（1）把感应淬火后的切块放在线圈距边缘150 mm左右。

（2）检测灵敏度以试片和磁场指示器为准（磁轭检测方法，同样可以以该方法检测）。

（3）调节，如满足检测灵敏度要求就开始检测。

检测时机为感应淬火后；磁粉载液为美国磁通14AM；检测地点为暗室；感层厚度为3.8～4.0 mm左右。详细检测过程如图2～5所示。

磁粉检测发现在齿棱和齿面有明显的磁痕显示（图6），这些磁痕深度在4 mm左右。

3 结论

通过大量试验可证明，正确的磁粉检测方法完全可以检测感应淬火后的硬化层厚度，并且可以保证检测误差在0.2～1 mm内。相对而言，磁粉检测优于酸洗检测，并且更加环保安全。