Page 35 - 理化检验-物理分册2022年第二期
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沈正祥, 等: 蓄能器承压壳体热处理效果的无损评估


            件表面的脱碳层进行检测也有一些报道。磁矫顽力
            法与上述技术相比具有显著优势, 目前主要应用于
            外载荷作用下材料内部应力的检测, 而对产品整体
            热处理质量评估方面的研究并不多见。
                 笔者针对某企业蓄能器承压壳体热处理检验效
            率不高的问题, 探索了一种基于材料磁特性的无损
            检测方法, 结合常规的金相检验和硬度检验, 该方法
            可用于快速评估蓄能器壳体的力学性能, 以对批量
                                                                          图 1 35CrMo钢壳体的宏观形貌
            产品的热处理效果进行全面检验。

            1  试验材料及方法

                 试验材料为蓄能器承压壳体常用的 35CrMo合
            金钢, 其主要化学成分如表 1 所示。原材料为热轧


            无缝圆管, 外径为 219mm , 壁厚为 12 mm , 任意截
            取一段钢管, 采用加热方式对其两端进行收口, 共加                                       图 2  无损检测扫查路径示意

            工1 , 2 两只壳体, 长度均为370mm ( 见图1 )。参
                    #
                #
            照某蓄能器生产企业实际的整体制造工艺, 利用连                           2  结果分析与讨论
            续式辊底热处理炉进行调质热处理, 热处理方案如                           2.1  显微组织分析
            表 2 所示。                                                热处理前, 35CrMo 合金钢为热轧退火态, 其显
                          表 1 35CrMo钢的化学成分               %
                                                               微组织主要为铁素体和珠光体, 晶粒未发生明显拉
                                质量分数
                                                               长变形( 见图 3 )。当加热至 850 ℃ 时, 淬火后其显
              C  Si  Mn   P     S    Cr   Ni  Mo   Cu  Fe
                                                               微组织直接为马氏体、 少量碳化物和残余奥氏体。
             0.38 0.24 0.56 0.009 0.005 0.98 0.04 0.21 0.04 余量  在610℃ 高温回火时, 马氏体发生分解, 碳化物进一

                           表 2  壳体的热处理方案                       步析出并聚集长大, 最终形成回火索氏体, 组织均匀
              壳体编号              热处理工艺                状态
                                                               细化, 碳化物颗粒弥散分布( 见图 4 )。
                 #                未处理                热轧
               1

                 #    水淬( 850 ℃×0.45h ); 610 ℃×2h回火  调质
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               采用金相方法和无损检测技术对壳体热处理前
            后的显微组织和力学性能进行快速评估。铁磁性材
            料的磁滞行为对微观结构和应力变化非常敏感                       [ 5 ] 。
            当材料成分和热处理工艺一定时, 其微观组织和应
            力分布是确定的, 相应的磁滞特征也是确定的。基
            于此特征, 材料的磁性参数可用于快速评估热处理
            质量。在壳 体 圆 筒 部 分 选 取 4 条 扫 查 路 径 ( 见 图                        图 3  热处理前 35CrMo钢的微观形貌
            2 ), 相邻两条路径的夹角约为 90° 。具体检 测方案

            为: ① 利用 TSC-2M-8 型应力集中检测仪分别沿 4

            条路径进行扫查, 获取扫查路径整体的应力状况; ②
            在每 条 扫 查 路 径 上 选 取 4 个 测 量 点, 间 隔 为
            100mm , 采用 KIM-2M 型残余应力检测仪 进行矫

            顽力检测; ③ 采 用 JXD-Pro 型 金 相 显 微 镜 分 别 对

            1 , 2 壳体进行显微组织观察, 以分析热处理前后
             #
                 #
            材料的微观结构演变。对测量点进行打磨抛光, 利
            用便携式里氏硬度计进行表面硬度检测。                                           图 4  热处理后 35CrMo钢的微观形貌
                                                                                                         1 9
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