一、 軸類鍛件的缺陷特點與檢測挑戰(zhàn)

常見缺陷類型：

內(nèi)部缺陷：

夾雜物：硫化物、氧化物、硅酸鹽等，破壞材料連續(xù)性，是疲勞源。

孔隙與縮松：鑄錠殘留或鍛造不當(dāng)所致。

白點：氫致裂紋，危害性極大，多位于大截面心部。

內(nèi)裂與鍛造折疊：工藝不當(dāng)引起的內(nèi)部裂紋或表面金屬卷入內(nèi)部。

表面及近表面缺陷：

裂紋：淬火裂紋、磨削裂紋、疲勞裂紋。

折疊：鍛造過程中形成的表面金屬重疊。

發(fā)紋：材料表面細(xì)小的線性缺陷。

檢測挑戰(zhàn)：

缺陷取向復(fù)雜：軸的受力決定了裂紋多為軸向或徑向，檢測方法必須能有效發(fā)現(xiàn)這些方向的缺陷。

幾何形狀與尺寸：長徑比大，需要高效的掃查方式；臺階、鍵槽等結(jié)構(gòu)導(dǎo)致聲/磁場復(fù)雜，易產(chǎn)生干擾信號。

粗晶問題：大型合金鋼軸心部晶粒粗大，給超聲波檢測帶來嚴(yán)重的噪聲干擾（草狀回波）。

二、 常見無損檢測方法淺析

針對軸的缺陷特點和服役要求，以下方法是制造和在役檢驗中***常用的組合。

1. 超聲波檢測 (Ultrasonic Testing, UT)

地位：軸類鍛件內(nèi)部缺陷檢測的***主力和強(qiáng)制性方法。

應(yīng)用：檢測內(nèi)部夾雜、縮孔、白點、裂紋等幾乎所有內(nèi)部缺陷。可評估缺陷的位置、大小和當(dāng)量。

常用技術(shù)：

縱波直探頭檢測：

方式：從軸的端面或外圓表面進(jìn)行掃查。

目的：主要用于發(fā)現(xiàn)與探測面平行的缺陷。從兩端掃查是檢測危害性大的徑向裂紋（如白點）***有效的方

法。

橫波斜探頭檢測：

方式：從軸的外圓表面進(jìn)行周向和軸向掃查。

目的：主要用于發(fā)現(xiàn)與探測面垂直或成一定角度的缺陷，特別是軸向缺陷（如縱向裂紋）。對軸肩、鍵槽

等應(yīng)力集中區(qū)的檢測非常有效。

相控陣超聲檢測 (PAUT)：

優(yōu)勢：現(xiàn)代高端趨勢?？呻娮涌刂坡暿M(jìn)行扇形掃描（S掃），一次放置即可覆蓋大范圍和多角度，檢測

效率高，對復(fù)雜形狀適應(yīng)性好，結(jié)果成像直觀（S掃、C掃），缺陷判讀更準(zhǔn)確。

2. 磁粉檢測 (Magnetic Particle Testing, MT)

地位：鐵磁性材料（絕大多數(shù)鋼軸）表面和近表面缺陷檢測的***方法。

應(yīng)用：檢測表面和近表面（幾毫米內(nèi)）的裂紋、折疊、發(fā)紋等線性缺陷。靈敏度極高。

磁化方法：

周向磁化：采用通電法或中心導(dǎo)體法，產(chǎn)生環(huán)繞軸周的磁場，用于發(fā)現(xiàn)軸向缺陷。

縱向磁化：采用線圈法，產(chǎn)生沿軸方向的磁場，用于發(fā)現(xiàn)周向缺陷。

要求：為確保全覆蓋，必須至少在兩個相互垂直的方向上進(jìn)行磁化。軸肩、鍵槽根部、R角過渡區(qū)是必須

重點檢測的區(qū)域。

3. 滲透檢測 (Penetrant Testing, PT)

地位：用于非鐵磁性材料軸（如奧氏體不銹鋼）的表面開口缺陷檢測。

應(yīng)用：檢測表面裂紋、孔隙等。

優(yōu)點：設(shè)備簡單，操作靈活。

缺點：只能檢測表面開口缺陷，無法檢測近表面和內(nèi)部缺陷。

4. 渦流檢測 (Eddy Current Testing, ET)

應(yīng)用：

主要用于表面和近表面缺陷的快速檢測。

適用于棒材的在線自動化檢測，在鍛造前篩查材料。

可用于檢測表面淬火層的質(zhì)量。

三、 常用標(biāo)準(zhǔn)淺析

無損檢測必須依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了方法、程序和驗收等級。驗收等級是質(zhì)量要求的核心體現(xiàn)。

國際通用標(biāo)準(zhǔn)

ASTM (美國材料與試驗協(xié)會)：

超聲檢測：ASTM A388/A388M 《鋼鍛件超聲檢測方法》。這是***基礎(chǔ)、***廣泛引用的標(biāo)準(zhǔn)。

磁粉檢測：ASTM A275/A275M 《鋼鍛件磁粉檢測方法》。

滲透檢測：ASTM E165/E165M 《滲透檢測方法》。

ASME (美國機(jī)械工程師協(xié)會)：

ASME Boiler and Pressure Vessel Code, Section V 《無損檢測》。方法卷。

ASME Section VIII (壓力容器) 和 Section III (核電) 引用Section V，并規(guī)定了更嚴(yán)格的驗收標(biāo)準(zhǔn)。

ISO (國際標(biāo)準(zhǔn)化組織)：

ISO 10893-10 (管材超聲檢測，可借鑒于棒坯料)。

ISO 9934 (磁粉檢測系列標(biāo)準(zhǔn))。

國內(nèi)常用標(biāo)準(zhǔn) (中國)

國家標(biāo)準(zhǔn) (GB/T)：

超聲檢測：GB/T 6402-2008 《鋼鍛件超聲檢測方法》。國內(nèi)主導(dǎo)標(biāo)準(zhǔn)，等效于ASTM A388。

磁粉檢測：GB/T 15822.1~.3 《無損檢測 磁粉檢測》。

滲透檢測：GB/T 18851.1~.6 《無損檢測 滲透檢測》。

行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) (JB/T, NB/T) - 更具強(qiáng)制性和針對性：

機(jī)械行業(yè) (JB/T)：如JB/T 4730.3-2005 《承壓設(shè)備無損檢測 第3部分：超聲檢測》，雖針對承壓設(shè)備，

但其嚴(yán)謹(jǐn)性常被借鑒。

能源局 (NB/T) - 核電領(lǐng)域：如NB/T 20003.1~.5 《核電廠核島主設(shè)備無損檢測》。核電用軸要求極端嚴(yán)

格，驗收等級通常為1級（***高級）。

汽車、船舶、航空航天：各有其行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，均對軸類零件有詳細(xì)規(guī)定。

驗收等級的意義

標(biāo)準(zhǔn)中的驗收等級（如GB/T 6402中的1級、2級、3級）是判廢的依據(jù)。等級數(shù)字越小，要求越嚴(yán)格。

3級：用于一般用途的軸。

2級：用于較重要的、承受較高載荷的軸（如重型機(jī)械、船舶推進(jìn)軸）。

1級：用于***關(guān)鍵的軸（如核電主軸、航空發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)子）。不允許有任何當(dāng)量超過規(guī)定值的缺陷存在。

四、 檢測工藝路徑與在役檢驗

1. 制造過程中的檢測流程：

坯料/棒料：可采用超聲波檢測或渦流檢測進(jìn)行初步篩查。

鍛造及粗加工后：進(jìn)行100%超聲波檢測（UT），檢查內(nèi)部質(zhì)量。

熱處理（如調(diào)質(zhì)）后：進(jìn)行100%磁粉檢測（MT） 或滲透檢測（PT），檢查熱處理過程中產(chǎn)生的表面

裂紋（如淬火裂紋）。

精加工（磨削）后：必須再次進(jìn)行100%磁粉檢測（MT），檢查磨削裂紋。

***終檢驗：對關(guān)鍵區(qū)域（如鍵槽、R角）進(jìn)行磁粉檢測復(fù)檢。

2. 在役檢驗 (In-service Inspection)：

軸在運行一段時間后，必須進(jìn)行定期檢驗，以防發(fā)生災(zāi)難性事故。

主要方法：磁粉檢測 (MT) 和 滲透檢測 (PT)。

檢測部位：應(yīng)力集中區(qū)域，如軸肩、鍵槽、過渡圓角等。

標(biāo)準(zhǔn)：在役檢驗通常遵循使用單位的安全規(guī)程或參考如《起重機(jī)械定期檢驗規(guī)則》等安全技術(shù)規(guī)范。

***終，對于一根重要的軸，其標(biāo)準(zhǔn)的無損檢測組合是：

100% Ultrasonic Testing (UT) + 100% Magnetic Particle Testing (MT)

總結(jié)：

軸鍛件的無損檢測是一個以超聲波和磁粉檢測為核心、以嚴(yán)格標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)的系統(tǒng)性質(zhì)量保證工程。

方法的選擇和驗收等級的確定，直接取決于軸的服役條件、安全等級和行業(yè)規(guī)范。對于高端應(yīng)用，采

用相控陣超聲（PAUT） 技術(shù)已成為提升檢測可靠性和效率的必然趨勢。