锻件质量检验手册.docx
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锻件质量检验手册
表3-33维氏硬度试验方法与规程
试验内容
维氏硬度（HV）
试验方法
采用维氏硬度计
用两个相对面夹角为136°的正立方棱锥金刚石压头，在一定的负荷作用下，压入试样，经规定的负荷F和保持时间，卸除负荷后，测出棱形压痕两对角线的长度，取其平均值为d,计算出方棱形压痕的表面积A，以F/A的比值作为维氏硬度值，以HV表示，量纲为MPa。
维氏硬度计算公式为：
式中F—试验力，kgf（N）；
d—压痕两对角线d1和d2的算术平均值（mm）
当试验力的单位用牛顿表示时：
试验
规程
1）试样的试验面一般为光滑平面，不应有氧化皮及外来污物，试验面的粗糙度必须保证压痕对角线能精确地测量，一般不应高于Ra0.2um，试样或试验层的厚度至少应为压痕对角线平均长度的1.5倍，检验后，试样背面不应出现可见变形痕迹。
2）试验一般在10-35℃温度下进行，对温度有较严要求的试验，应控制在（23±5）℃之内
3）一般应选用下表中规定的试验力进行试验：
硬度符号
试验力/kgf（N）
硬度符号
试验力/kgf（N）
HV5
5（49.03）
HV30
30（294.2）
HV10
10（98.07）
HV50
50（490.3）
HV20
20（196.1）
HV100
100（980.7）
4）试样支撑面、压头表面及符台应清洁，试样应稳固地放置于试台上，保证在试验过程中不发生位移和挠面。
5）应均匀平稳地施加试验力，不得有冲击和振动，试验力作用方向应与试验面垂直。
6）施加试验力的时间为2-8s，对钢铁材料，试验力保持时间一般为10-15s；对有色金属为（30±5）S。
如另有要求，保持时间可以延长，其偏差为±2S。
7）对钢铁材料，两相邻压痕中心间距或任一压痕中心距试样边缘距离应不小于压痕对角线平均值的2.5倍；对有色金属，上述距离应不少于压痕对角线平均值的5倍。
8）卸除试验力后，测量压痕两对角线长度，两对角线长度之差不应超过短对角线长度的2%，各向异性明显的材料可不受此限制，但应在有关标准中规定。
9）用压痕对角线平均值计算或从GB/T4340.1-1999中查得维氏硬度值
10）在一般情况下，每个试样上至少应测三点。
11）计算出的维氏硬度值大于或等于100时，修约至整数；硬度值大于等于10至小于100时，修约至一位小数；硬度值小于10时，修约至两位小数。
12）对于从曲面上测得的硬度值，应按GB/T4349.1-1993金属维氏硬度试验方法附录进行修正。
表3-34肖氏硬度试验方法与规程
试验内容
肖氏硬度HS（HSC、HSD）
试验方法
采用肖氏硬度计
将标准的金刚石冲头，从固定的高度h0落在试样的表面上，冲头弹起一定高度h，用此回弹高度来计算肖氏硬度值
肖氏硬度计算公式为：
HS=K
式中K-肖氏硬度系数，HSC的为
，HSD的为140
h0—标准冲头自由下落的高度（mm）
h—标准冲头回弹和高度（mm）
HSC为C型（目测型）硬度计所测
HSD为D型（指示型）硬度计所测
试验规程
1）试样的试验面一般为平面，对于曲面试样，其试验面的曲率半径不应小于32mm，试样的质量至少应在0.1kg以上，试样的厚度应在10mm以上，试样的试验面面积应尽可能大，试样表面的粗糙度应不高于R01.6um，试样不应带有磁性，被试表面应清洁、无外来污物等。
2）试验就在10-35℃温度下进行，对温度有特殊要求的试验，应控制在（23±5）℃之内。
3）试验前，应在所试验的硬度范围内选用规定的标准肖氏硬度块，检定硬度计。
4）试验瓣，试验应稳固地放在机架的试台上，由于试样的形状、尺寸、质量等关系，需将计测筒从机架上取下，以手持或安放在特殊形状的支架上使用，所得的测量结果应注明为手持测量或支架测量。
5）硬度计应安装在稳固的基础上，计测筒在测定时应保持垂直状态，试样的试验面应与冲头作用方向垂直。
6）当测定硬度时，试样在试台上受到的压紧力约20kgf（约200N），试样质量在20kg以上，手持计测筒或在特殊形状的支架上进行试验时，对计测筒的压紧力应以计测筒在试样上保持稳固为宜。
7）硬度计的操作必须小心。
尤其是对D型硬度计，其操作鼓轮的回转时间约1s。
复位时的操作以手动缓慢进行；操作C型硬度计，读取冲头反弹最高位置时的瞬间读数，要求测定者操作熟练。
8）硬度测量时，两相邻压痕中心距离应不小于2mm，压痕中心距试样边缘的距离应不小于4mm。
9）严禁硬度计的冲头对试台冲击。
10）肖氏硬度值以连续五次读数的平均值为一个测量值
11）肖氏硬度值读到0.5个刻度，平均值按GB1.1-2000《标准化工作导则编写标准的一般规定》中附录C数字修约到规修约到整数。
表3-35里氏硬度试验方法与规程
试验内容
里氏硬度HL，通过换算表可转变成布、洛、维氏等各种硬度值
试验方法
采用里氏硬度计是一种新型便携式数字显示的动态硬度测试仪器
是以能量测试原理为基础的动态测量方法，在试验过程中以碳化钨或金刚石冲击体，在弹簧的弹力作用下，冲击被测材料的表面，经试件弹回，冲击体的冲击速度与回弹速度的比值与硬度存在着定量关系，冲击装置要测出冲击体的冲击速度与回跳速度，具体是运用冲击装置中的线圈和冲击体内的永久磁芯，在冲击时冲击体穿过线圈产生一峰值电压（VA），冲击试件后弹回时又通过线圈产生回跳峰值电压（VR），又因冲击体穿过线圈的速度与产生的电压成正比，经过对信号的检测与处理，即可得出里氏硬度值，以HL表示
里氏硬度计算公式为：
HL=
×1000
式中VR—冲击体弹回速度产生的峰值电压
VA—冲击体弹出，冲击时的速度产生的峰值电压
里氏硬度计标准附件中带有D型冲击装置，若以D型冲击装置测得的硬度值以HLD表示，此外，还有DC型、D+15型、E型、C型、G型等。
试验规程
1）试样的被测表面必须平整，粗糙度值不得大于Ra32um，并需退磁，避免冷、热加工引起的表面硬化。
2）试样支撑。
若试样体重于5kg并且是规则的形状，则无需特殊支撑措施；但小、轻的试样则应放于固定的支撑座上，并在支撑表面涂上一层耦合粘结剂,同时用于压着转动,使接触达到最佳状态。
3）检测操作。
将冲击装置电缆插入显示装置接口，打开显示开关“ON”显示窗口即有三位零出现，电池能量显示器数字应在6以上，当指示数字在5以下，说明要更换新电池。
用左手握着冲击装置，并压向试样表面并与表面垂直，见示意图。
用右手压下加荷套管，然后自动反回原位，内部夹钳即勾起冲击体，按下释放钮，发射冲击体，冲击试样表面后，显示窗口即显示出硬度值。
之后，更换测试点，重复下一次试验，在重复下一次试验时，显示的上次HL值会自动消失。
锻造老家质量控制与检验读本
续表3-2
元素
规定化学成分（质量分数）/%
截面积/cm2
≤650
＞650-1300
＞1300-2600
＞2600-5200
＞5200-104200
＞104200
W
≤1.00
＞1.00-4.00
±0.05
±0.09
±0.05
±0.09
±0.05
±0.10
±0.06
±0.12
±0.06
±0.12
±0.07
±0.14
Al
＞0.15-0.50
＞0.50-2.00
±0.05
±0.10
±0.05
±0.10
±0.06
±0.10
±0.07
±0.12
±0.07
±0.12
±0.08
±0.14
3.4.2力学性能试验
1.检验项目和取样数量
锻件的力学性能检验项目和取样数量按需方选定的锻件组别确定，见表3-3。
表3-3锻件验收分组
锻件级别
检验项目
组批条件
抽样规定
力学性能
硬度
Ⅰ
不检验
Ⅱ
硬度（HB）
同钢号，同热处理炉次，外形尺寸相同或相近的锻件
每批检验5%，但不少于5件，同一锻件硬度差不超过40（HB），同一批锻件硬度差不超过50（HB），试验件至少测一处，每处测3点。
锻件较长或形状复杂，则在锻件的头、尾、中间各测一处
Ⅲ
硬度（HB）
单件
每件均受检验，硬度差不超过40HB，每处测3点，锻件较长或形状复杂，在头、尾和中间各侧一处
Ⅳ
σS（σ0.2）
σbδ
ψAK（HB）
同钢号，同热处理炉次，外形尺寸相同或相近的锻件
每批抽检数量2%，但不得少于2件，同一锻件只取一组试样，即1个拉伸，2个冲击。
需方有特殊要求时也可增加试样数量
每件均受检验，硬度差不超过40（HB），每处测3点，锻件较长或形状复杂，在头、尾和中间各测一处（作参考）
Ⅴ
σS（σ0.2）
σbδ
ψAK（HB）
单件
每件均受检验，取一组试样即1个拉伸，2个冲击。
需方有特殊要求时，可增加试样数量
每件均受检验，硬度差不超过40（HB），每处测3点，锻件较长或形状复杂，在头、尾和中间各测一处
2．取样位置
锻件在相当于钢锭冒口端有足够的加长、加高或加大部位取样，取样位置见图3-45。
①实心轴类锻件的试样在离表面三分之一半径处取，对方形和长形的锻件，自截面对角线距顶角六分之一处取，见图3-45a）。
②空心锻件的试样应在二分之一壁厚上取，见图3+-45b）。
③圆盘锻件在外径加大部位取样时，试样应在加大部位的二分之一高度上取；当在加高部位取样时，试样取自外缘三分之一半径处，见图3-45c）。
④环形锻件在加大部位取样时，应在二分之一高度上取；在加高部位取样，应在二分之一壁厚处取，见图3-45b）。
3．联样方向
①轴类、筒类和以拔长为主的锻件，其拉伸、冲击试样取轴向（纵向）。
当取横向或切向时，其力学性能指标应按表3-4规定的百分数降低。
②环类、盘类和以镦粗变形为主的锻件，其拉伸、冲击试样取切向。
4．力学性能复验
①当力学性能度试验时，如果试验的试样有缺陷，只要不是因裂纹和白点而使力学性能不符合要求，就允许重新取样试验，作为初次试验结果。
表3-4切向、横向力学性能指标降低量
力学性能
试样方向
电炉钢锻造比
碱性平炉钢
1-25t钢锭锻造锻件
＞25t钢锭锻造锻件
锻造比
锻造比
≤5
＞5
2-3
＞3-5
＞5
2-3
＞3-5
＞5
σb
切向
横向
≤5
＞5
2-3
＞3-5
＞5
2-3
＞3-5
＞5
σs（σ0.2）
切向
5
5
5
5
5
5
5
5
横向
5
5
10
10
10
10
10
10
δ
切向
25
40
25
30
35
35
40
45
横向
25
40
25
35
40
40
50
50
ψ
切向
20
40
25
30
40
40
40
45
横向
20
40
30
35
45
45
50
60
AK
切向
25
40
30
30
30
30
40
50
横向
25
40
35
40
40
40
50
60
②当某项力学性能初试结果不符合要求时，允许在靠近不合析试样的相邻位置取双倍试样进行该项的复试，复试结果应全部满足要求。
复试后任意一项结果仍不合格时，锻件可以进行重新热处理，并重新取样试验。
重新热处理的次数不得退火二次，回火次数不限。
3.5低倍检验
低倍检验是用肉眼或用不大于10倍的放大镜检验锻件表面或断面的宏观组织，所以又叫宏观组织检查。
其主要有：
硫印、热酸浸、冷酸浸和断口等。
①硫印是利用照相纸与硫化物的作用，检查锻件的硫化物偏析的程度，同时可间接判断其他元素在钢中的分布。
②热酸浸是把表面加工达Ra3.2-1.6um的低倍试样，放到65-80℃的1：
1的盐酸溶液中浸蚀一定时间，以清晰地显示出宏观组织和缺陷，如锻件的流线、残存的树枝晶、各种偏析疏松、夹杂和裂纹等。
对于不宜于热酸的锻件，可采用冷酸浸来检查宏观组织。
冷酸浸要求试样加工表面粗糙度值不高于Ra1.6um，采用硝酸和硫酸的混合液。
③断日检验常使用酸浸过的试样。
断口检验可检查锻件的过熟、过烧、白点、内裂和层状组织及非金属夹杂物等缺陷。
④低倍检验用试样留取位置及长度。
低倍试片应留在冒口端和底部力学性能试样以
第3章锻件的质量检验
直径,其与基准线的角度即为3、4拐的角度偏差值。
同量则可测出2、5拐的角度偏差值。
第二步，曲轴半冲程的检查。
曲轴半冲程即为镦锻装备在上下模闭后冲头的行程值（没有预镦粗的情况下）。
其测量方法，可将角度基准转到垂直于划线平板位置上，直接测量曲轴销轴颈轴线至曲轴轴线的距离，测得值即为曲轴之半冲程值。
第三步，曲轴弯曲度的检查。
转动曲轴，测出主轴颈至曲轴轴线的距离，求出最大与最小距离之差，即为曲轴的弯曲度。
第四步，曲轴机械加工余量的检查；
·测量曲柄臂厚度、主轴颈和销轴颈长度，考虑曲轴弯曲度，计算出曲轴长度方向加工余量分布状态。
·测量主轴颈、销轴颈的直径，考虑其轴线位置和曲轴弯曲度，计算出曲轴径向加工余量分布状态。
·曲柄臂外廊尺寸的检查，应通过专用的曲柄外廊样板进行。
一般将样板分为左右两幅，制出较主轴颈略大的圆孔，从对称轴线分开，样板对拢后，外形需和曲柄零件图形状和尺寸相一致。
将样板套入主轴颈并对拢，则可测出曲柄外廓加工余量分布状态。
检测时要特别注意检查平衡块的连接部位的尺寸。
3.10.3简形锻件的检查
①将锻件表面清理干净，检查锻件表面质量，若发现裂纹、重皮、折叠等缺陷，应请有关人员清理干净。
②测量筒形锻件两端外径，记录最大及最小外径尺寸，并用平尺侧量锻件外径母线直线度，记录锻件外径母线和平尺间最大间隙值，确定外径径向方向的加工余量分布状态。
③测量筒形锻件两端内径，记录最大及最小内径尺寸，并用平尽侧量锻件内径母线直线度，测量内径母线和平尺间最大间隙值，确定内径径向方向的加工余量分布状态。
④测量筒形锻件长度尺寸，确定锻件长度方向上加工余量分布情况。
⑤综合分析测量尺寸，总体分析确定锻件加工余量分布状态，确定锻件几何尺寸合格否。
必要时，应采用划线方法确定锻段尺寸。
3.10.4300MW发电机转子的检查
火电设备发电机组，由于其转速高，产生很大的离心力、扭转应力、变形弯曲应力等。
其中转子是机组四大关键件之一，必须保证其长期运转的可靠性、锻件的强度、塑性的韧性要求。
又因中心孔及齿根处均承受很高的应力，故要求整个戴面力学性能保持均匀性和最小的残余应力。
中心孔表面不允许有裂纹和长度超过5mm的非金属夹杂物，以及密集的细小非金属夹杂物。
因此，对发电机转子锻件的检查是非常严格的。
1．300MW发电机转子锻造过程的检查
锻造过程的检查结果如表3-所示。
表3-5300MW发电机转子锻造过程检查
锻件
名称
300MW
发电机转子
材
料
平
衡
项目
工艺制定
炉号
273011
炉号
273012
钢号
34CrNi3Mo
kg
%
kg
%
kg
%
钢型
137t,大冒口
锻件
77000
56.2
82750
60
81750
59.5
钢锭
尺寸
冒口2060mm
火耗
12330
9
8200
6
7650
5.6
水口1930mm
冒口切头
36670
26.8
36300
26.5
38400
28.8
锭身3840mm
水口切头
11000
8
9750
7.1
8200
6
锻件
级别
Ⅱ级
合计
137000
100
137000
100
137000
100
锭身
质量
103t
锻造比
7.2
6.9
6.8
锻件图：
火次
温度
工艺制定
炉号273012实际
Ⅰ
1200-800℃
1.预压钳口
2．倒棱φ1900×4300mm先压面后压棱角
3．切水口端100mm
4．压正式钳把φ1000
加热：
操作：
按工艺
1、距锭尾150mm二条横纹
2、用三角切肩压钳口
3、因天车断路停锭返炉
续表3-5
火次
温度
工艺制定
炉号273012实际
Ⅰ
1200-
800℃
高温扩散退火45-60h，出炉前10h，使料温提到1220℃
加热：
加冒口，见冒口余料示意图：
Ⅱ
1200-800℃
1、镦粗：
H=φ2000-2800mm
加热：
镦粗、重修钳口、滚圆：
1、镦粗时出现一条顺纹
2、钳口大，带不上套筒，掉到地上
3、重压钳口
4、镦粗时钳口下沉200mm
2、拔长：
φ900×4350mm
注：
满砧进给压下双面大于400mm，1200mm砧子
加热：
拔长：
续表3-5
火次
温度
工艺制定
炉号273012实际
Ⅲ
1200-
800℃
1、镦粗
H=φ2000-φ2800mm
2、拔长
φ1700×5300mm
满钻进给双面压下大于400mm，1200mm砧子
加热：
1、镦粗偏心，钳口下沉400mm
2、拔长φ160mm，偏心
3、吹氧35mim
4、拔长压下400-450mm
Ⅳ
1200-
800℃
1、拔长
φ230×10100mm
2、下料
3、锻出Ⅲ部
加热：
Ⅴ
1050-800/750℃
1、锻出Ⅱ、Ⅰ部
2、切掉水口，局部修整Ⅳ部
1、下料
2、锻Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ部
3、水口切除φ700×1100mm
加热：
Ⅵ
1050-800/750℃
1、锻出Ⅴ、Ⅵ、Ⅶ部冒口
2、精锻
锻不完加热1050℃锻完
锻造温度1050-750℃
1、锻Ⅴ、Ⅵ、Ⅶ部
2、精锻Ⅴ部
3、拔直出成品
转子锻件锻后热装炉等温退火。
2、锻件化学成分复验
转子锻件靠钢锭冒口端及靠水口端均需复验化学成分，测试C、Mn、Si、P、S、Cr、Ni、Mo数据。
包括炉前化学成分及锻件冒口、水口端化学成分均应符合有关标准规定。
3．锻件低倍组织检查
在转子锻件靠钢锭冒口部位及靠水口部位分别制取低倍试片，检测疏松、硫印级别及有否白点、裂纹缺陷。
4．锻件超声波检测
转子锻件经粗加工，使零件检测表面粗糙度达Ra6.3um以下，进行超声波检测，检测结果，必须符合标准规定。
并对轴颈及过渡圆弧进行硫印检查。
5、粗加工锻件进行调质处理
（淬火温度870±10℃）鼓风冷却若干分钟；油淬若干分钟；空冷若干分钟后，回火处理，严格检查热处理过程，符合调质处理工艺文件规定。
6、力学性能检测
力学性能取样部位及数量必须满足标准规定。
测试项目应包括强度极限σb（MPa）、屈服点强度σs（MPa）、伸长率δ5（%），断面收缩率ψ（%）和冲击韧度ak（J/cm2）。
力学性能应测试锻件靠冒口端的纵向、径向及切向三种结果，及靠水口端的纵向、径向及切向三种结果。
沿转子母线测定锻件的硬度均匀性，并记录硬度范围。
力学性能测试结果均应符合标准规定。
7．测定残余应力
切取残余应力测定环，检查应力环尺寸，计算残余应力值（MPa）。
所得残余应力值，应符合标准规定。
8．转子内孔表面质量检查
加工转子中心孔达到零件尺寸及表面粗糙度要求，使用窥膛仪检查内孔表面质量，检查结果应符合标准规定。
并检查其弯曲度。
9、最终超声波检测
精车转子外圆，进行最后超声波探伤，超标准缺陷应附探伤缺陷位置及展开图。
整理检测数据，综合分析产品质量，产品质量应符合规定要求。
磁粉检查如需方要求，可由供方进行。
超声探伤已记录到超声波缺陷讯号，应通知需方，并根据游动讯号和静止讯号的当量、个数、位置提出报告，若对这种缺陷讯号有异议时，应采用常规的或双方都能接受的验收检查方法，以确定锻件是否报废。
中心孔检验若发现有害缺陷也应通知需方，在双方同意后进行处理。
3.10.5汽车前轴锻件的检查
图3-51是汽车前轴锻件图。
1．前轴锻件主要技术要求
①前轴锻件单件质量51.4kg，锻件下料质量61.8kg，下料尺寸φ80×1295mm。
冲天炉熔炼过程的控制项目、控制位置与检验方法可参见图2-39和表2-76。
图2-39冲天炉熔炼过程的控制项目与控制位置
1-金属炉科重量2-焦炭石灰石重量3-加料批数4-炉内料位（附加控制）5-送风湿度
6-入炉风量7-送风压力8-过桥铁液温度9-前炉铁液高度（重量）10-前炉铁液温度（附加控制）11-出铁槽铁液温度12-包内铁液温度13-底焦高度波动情况14-热风温度15-炉气成分16-炉气温度17-加料批数炉前大屏幕数字显示18-铁液温度炉前大屏幕数字显示
表2-76冲天炉熔炼过程的控制项目与检验方法
控制项目
控制内容
检验依据与方法
检验者
备注
备
料
与
配
料
备
料
金属炉料、燃料、熔剂及其他辅助材料的表面质量、规格、数量、牌号、成分是否符合要求，有无出库质合格
依据原材料标准、理化检验报告单，目视观察检验
操作者和检验员
检验范围为每炉次
控制项目
控制内容
检验依据与方法
检验者
备注
备
料
与
配
料
配
料
配料的依据是否充分，如铸件要求的化学成分，各种原材料的化学成分，各种元素的增减率等
配料成分及百分比是否符合规定
炉料称重是否准确
依据合金熔炼配料方法的规定，配料单采用试算法，表格法或图线法复查配料单和参加称重和抽查称重
修炉质量
炉体内清理
检查炉膛、炉缸和炉底的清理情况，如棚料、挂铁、挂渣及焦块是否清理掉
依据操作工艺规程，借助手电筒、软线灯观察
操作者自检，检验员抽检
检验范围为每炉次
修补
修补用耐火材料的规格、配比
炉壁耐火砖的更换情况，耐火材料塘平情况
炉膛修补后的开关和尺寸，炉衬是否光滑平正
依据工艺规定目视观察或借助量具进行检验
点火与烘炉
点火
检查点火的时间，点火材料及底焦加入的次序，分批加入底焦的量，点火后是否打开风口的窥视孔，工作门是否用耐米材料封堵
依据操作工艺规程规定，目视观察检验
操作者自检，检验员抽检
检验范围为每炉次
烘炉
检查炉体、前炉、铁液包、过桥、出铁口、出渣口和出铁槽的烘干时间及烘干程度
依据操作工艺规程采用目视、记时器，探测干燥层等办法进行检验
装
料
与
熔
化
装料
炉料块度、重量、尺寸、批料的配比、装料顺序、炉料的预热是否符合工艺规定的要求
目视检验、仪器检验或借助于钢卷尺等测量工具进行检验
操作者自检，检验员监督抽查
控制项目
控制内容
检验依据与方法
检验者
备注
装
料
与
熔
化
熔化
开炉前的准备工作是否就绪、故障是否排除、开炉后的风压、风量是否正常、料线高度是否稳定、风口是否畅通、铁液温度是否稳定
熔化期间出铁、放渣是否正常
通过目视、记时器、测试仪器进行检验。
观察炉内铁液及炉渣粗略判断风量：
铁液表面氧化严重，炉渣呈黑色，一般情况是风量过大；也可通过观察风压、风量计判断
观察炉内铁液颜色，粗略判断铁液温度
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