一种用于耐酸蚀钢制件的磨削烧伤检测方法

摘要

本发明提供一种用于耐酸蚀钢制件的磨削烧伤检测方法，包括：取耐酸蚀钢制件，采用特制的酸腐蚀溶液对其进行酸腐蚀，然后经漂洗和中和处理，在观察灯下进行目视检查判断是否有磨削烧伤，正常表面为均匀的浅灰色或灰色表面；回火烧伤表面呈现深灰色或黑色；二次淬火烧伤表面呈现比正常表面更浅的白色，周围有黑色的回火磨削烧伤区包围；特制的酸腐蚀溶液按如下组成配制：硝酸的体积分数为10～20％、盐酸的体积分数为5～10％，六水氯化铁的浓度为3～10g/L，余量为去离子水或乙醇。本检测方法能用于特殊钢制件的磨削烧伤检测，且操作简单、缺陷显示直观、检测结果可靠、检测效率高、成本低、实用性强，可用于大规模的批量检测。

说明书

技术领域

本发明涉及磨削烧伤检测领域，尤其涉及一种用于耐酸蚀钢制件的磨削烧伤检测方法。

背景技术

磨削烧伤检测是齿轮等钢制件表面磨削加工质量控制的主要手段之一，航空、航天、船舶等领域的齿轮等钢制件一般设计图样均有磨削烧伤检测要求。酸腐蚀磨削烧伤检测基于钢制件经酸腐蚀处理后因表面组织差异呈现不同颜色来识别和评估烧伤缺陷，相对于非酸腐蚀检测方法，具有检测结果更直观和可靠性更高等优势。

目前针对磨削烧伤检测的方法都只适用于常规的渗碳钢，如中国专利CN102200518A也只能用于常规渗碳钢的磨削烧伤的检测。而15Cr14Co12Mo5Ni等牌号耐酸蚀钢齿轮等钢制件的制造研究仍处于研制早期的经验积累阶段，由于其热处理后可获得高强度、高韧性等优良机械性能，在航空等领域有广阔的应用前景，但该材料为耐酸蚀不锈钢，热处理回火温度较常规渗碳钢(如9310和16Cr3NiWMoVNbE等)提高了至少200℃，表层组织中含有较多的碳化物，这些现有的常规渗碳钢制件所用的酸腐磨削烧伤检测方法均不能用于辨识该钢种的烧伤缺陷。

经多年研究，申请人已研制出一种能有效检出该材料制件磨削烧伤缺陷的酸腐蚀检测方法。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术检测能力不足，提供一种工艺简单且有效的适用于耐酸蚀钢制件的酸腐蚀磨削烧伤检测方法。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

本发明提供一种能用于耐酸蚀钢制件的磨削烧伤检测方法，包括：取耐酸蚀钢制件，采用特制的酸腐蚀溶液对其进行酸腐蚀，然后经漂洗和中和处理，在观察灯下进行目视检查判断是否有磨削烧伤，正常表面为均匀的浅灰色或灰色表面；回火烧伤表面呈现深灰色或黑色；二次淬火烧伤表面呈现比正常表面更浅的白色，通常周围有黑色的回火磨削烧伤区包围；所述特制的酸腐蚀溶液按照如下组成配制：溶液中硝酸的体积分数为10～20％、盐酸的体积分数为5～10％，六水合氯化铁的浓度为3～10g/L，余量为去离子水或乙醇。

上述的用于耐酸蚀钢制件的磨削烧伤检测方法，优选地，包括如下步骤：

S1、准备耐酸蚀钢制件，进行除油和漂洗；

S2、在特制的酸腐蚀溶液中进行酸腐蚀，观察钢制件表面颜色的变化，处理时间为30～90s；

S3、漂洗：于室温下采用流动水进行漂洗，处理时间为60～120s；

S4、中和：于室温下采用碱溶液进行中和处理，处理时间为10～30s；

S5、漂洗：于室温下采用流动水进行漂洗，处理时间60～120s；

S6、取出耐酸蚀钢制件在观察灯下进行目视检查判断是否有磨削烧伤，正常表面为均匀的浅灰色或灰色表面；回火烧伤表面呈现深灰色或黑色；二次淬火表面呈现比正常表面更浅的白色，周围有黑色的回火磨削烧伤区包围。

上述的用于耐酸蚀钢制件的磨削烧伤检测方法，优选地，在步骤S5和步骤S6之间还包括先对耐酸蚀钢制件进行干燥，然后进行上油的步骤。

上述的用于耐酸蚀钢制件的磨削烧伤检测方法，优选地，所述干燥为用压缩空气将钢制件表面的水分吹干；

所述上油为于室温下在脱水防锈油中进行脱水防锈处理，处理时间为5～20s。

上述的用于耐酸蚀钢制件的磨削烧伤检测方法，优选地，还包括对耐酸蚀钢制件进行清洗，然后在热空气循环烘箱内进行除氢热处理，以消除可能产生的氢脆风险；所述除氢热处理的条件为：保温温度为190±15℃，保温时间为4～5小时。

上述的用于耐酸蚀钢制件的磨削烧伤检测方法，优选地，步骤S1中，所述除油为：将耐酸蚀钢制件在碱性金属清洗剂配制的槽液中清洗除油，处理温度为40～60℃，处理时间为180～300s。

上述的用于耐酸蚀钢制件的磨削烧伤检测方法，优选地，步骤S1中，所述漂洗为于室温下采用流动水进行漂洗，处理时间为30～60s。

上述的用于耐酸蚀钢制件的磨削烧伤检测方法，优选地，所述观察灯为照度满足≥2000lux的白光灯。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

1、针对现有的磨削烧伤检测方法不能用于特殊钢制件，例如耐酸蚀齿轮钢15Cr14Co12Mo5Ni制件的磨削烧伤检测的问题，申请人经多年的研究，开发出一种新的工艺，能够很好地检测出耐酸蚀钢制件例如耐酸蚀齿轮钢15Cr14Co12Mo5Ni制件的磨削烧伤。将零件按步骤经特制的酸腐蚀液处理后，表面的磨削烧伤缺陷呈现与正常表面不同的特定颜色显示，通过目视检查即可实现缺陷的直观、快速、准确检测。本发明实现了耐酸蚀不锈钢的酸腐蚀磨削烧伤检测，解决了现有酸腐蚀检测技术无法检出该材料制件表面磨削烧伤缺陷的问题，也弥补了磁弹法磨削烧伤检测数据不直观和受干扰因素较多的不足，为同类材料、相似产品的酸蚀磨削烧伤检测工艺方法的制定提供技术参考。

2、本发明的检测方法操作简单、缺陷显示直观、检测结果可靠、检测效率高、成本低、实用性强，可用于大规模的批量检测。

具体实施方式

针对现有的磨削烧伤检测方法仅适用于普通渗碳钢的磨削烧伤检测，而无法对耐酸蚀钢，例如15Cr14Co12Mo5Ni等牌号耐酸蚀钢的磨削烧伤进行有效检测。

针对这一问题，申请人经大量研究，开发了一种能用于耐酸蚀钢制件的磨削烧伤检测方法，包括：取耐酸蚀钢制件，采用特制的酸腐蚀溶液对其进行酸腐蚀，然后经漂洗和中和处理，在观察灯下进行目视检查判断是否有磨削烧伤，正常表面为均匀的浅灰色或灰色表面；回火烧伤表面呈现深灰色或黑色；二次淬火烧伤表面呈现比正常表面更浅的白色，通常周围有黑色的回火磨削烧伤区包围；所述特制的酸腐蚀溶液按照如下组成配制：溶液中硝酸的体积分数为10～20％、盐酸的体积分数为5～10％，六水氯化铁的浓度为3～10g/L，余量为去离子水或乙醇。

本方案中，发明人经大量研究开发了上述能够用于辨识该钢种的烧伤缺陷的酸腐蚀溶液配方，且经大量验证发现，当酸腐蚀溶液的成分不在上述配方范围内时，显色效果显著变差导致难以分辨缺陷甚至分辨不出缺陷。

本方案对耐酸蚀钢制件的外形没有要求，包括但不限于齿轮、轴承、凸轮轴、万向节等经过热处理和磨削加工的耐酸蚀钢制件。

该耐酸蚀钢制件的磨削烧伤检测方法，包括如下步骤：

S1、准备耐酸蚀钢制件，进行除油和漂洗；

S2、在特制的酸腐蚀溶液中进行酸腐蚀，观察耐酸蚀钢制件表面颜色的变化，处理时间为30～90s；

S3、漂洗：于室温下采用流动水进行漂洗，处理时间为60～120s；

S4、中和：于室温下采用碱溶液进行中和处理，处理时间为10～30s；

S5、漂洗：于室温下采用流动水进行漂洗，处理时间60～120s；

S6、取出耐酸蚀钢制件在观察灯下进行目视检查判断是否有磨削烧伤，正常表面为均匀的浅灰色或灰色表面；回火烧伤表面呈现深灰色或黑色；二次淬火表面呈现比正常表面更浅的白色，周围有黑色的回火磨削烧伤区包围。

优选地，在步骤S5和S6之间还包括先对耐酸蚀钢制件进行干燥，然后进行上油的步骤，以防止零件生锈。

优选地，所述干燥为用压缩空气将钢制件表面的水分吹干，简单且效果好；所述上油为于室温下在脱水防锈油中进行脱水防锈处理，处理时间为5～20s。脱水防锈油可选本领域常规的脱水防锈油即可。

优选地，还包括对耐酸蚀钢制件进行清洗，然后在热空气循环烘箱内进行除氢热处理，以消除可能产生的氢脆风险；所述除氢热处理的条件为：保温温度为190±15℃，保温时间为4～5小时。

优选地，步骤S1中，所述除油为：将耐酸蚀钢制件在碱性金属清洗剂配制的槽液中清洗除油，处理温度为40～60℃，处理时间为180～300s。

优选地，步骤S1中，所述漂洗为于室温下采用流动水进行漂洗，处理时间为30～60s。

优选地，所述观察灯为照度满足≥2000lux的白光灯。

以下将结合说明书具体实施例对本发明做进一步详细说明。

实施例1：

现有一待检测齿轮零件，该零件采用15Cr14Co12Mo5Ni钢锻坯加工，齿部渗碳淬火，表面硬度值为63～67HRC；轴外圆为非渗碳淬火面，硬度值为48～52HRC；齿面和轴外圆均采用磨削加工，按照设计图样和机加工艺要求对零件表面进行磨削烧伤检测。

本发明的用于耐酸蚀钢制件的酸腐蚀磨削烧伤检测方法，具体包括以下步骤：

(1)准备试样：准备1块带人工烧伤缺陷的试样，尺寸15mm×10mm×25mm或25mm×25mm×50mm；

(2)除油：试样随零件在碱性金属清洗剂配制的槽液中清洗除油，处理温度40～60℃，处理时间180s。

(3)漂洗：室温下在具有流动水的水槽中漂洗，处理时间60s。

(4)酸腐蚀：室温下在特制的酸腐蚀溶液中处理，并观察零件表面颜色的变化，处理时间60s，采用特制的酸腐蚀溶液的成分按如下配方配制均可：溶液中硝酸的体积分数为10～20％、盐酸的体积分数为5～10％，六水氯化铁的浓度为3～10g/L，余量为去离子水或乙醇。

(5)漂洗：室温下在具有流动水的水槽中漂洗，处理时间60s。

(6)中和：室温下在碱溶液槽中中和处理，处理时间30s。

(7)漂洗：室温下在具有流动水的水槽中漂洗，处理时间60s。

(8)干燥：用压缩空气将试样和零件表面水分吹干。

(9)上油：室温下将零件和试样浸入脱水油中，处理时间15s。

(10)目视检查：先检查试样，再检查零件。在照度满足≥2000lux的白光灯下进行目视检查，检测和评定表面是否有磨削烧伤。

经目视检查发现，试样在浅灰色背景下有两处浅黑色至深黑色的半圆环形回火烧伤缺陷显示，分别包围着两处白色二次淬火显示；而零件表面为均匀的浅灰色至灰色显示，无烧伤缺陷，检测结果为合格。

(11)清洗：用清洗剂将试样和零件清洗干净。

(12)除氢：试样不除氢，零件在热空气循环烘箱内进行除氢热处理，保温温度190±15℃，保温时间4小时。

本实施例中，试样是人工制作的具有缺陷的样件，用于监控溶液状态和流程的有效性。

经大量验证发现，在其他条件不变时，当酸腐蚀溶液的成分不在上述配方范围内时，显色效果显著变差导致难以分辨缺陷甚至分辨不出缺陷。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明的精神实质和技术方案的情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同替换、等效变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。