一种GH4133合金锻件缺陷检测方法

摘要

本发明公开了一种GH4133合金锻件缺陷检测方法，具体按照以下步骤实施：步骤1、宏观组织分析；步骤2、显微组织分析；步骤3、显微组织成分分析。本发明可以对GH4133锻件在生产过程中产生的开裂问题，通过低倍检验、高倍检验以及能谱分析等方法，分析了该锻件产生开裂的原因，分析过程系统且完整。

说明书

技术领域

本发明属于冶金缺陷分析技术领域，涉及一种GH4133合金锻件缺陷检测方法。

背景技术

GH4133合金具有良好的综合性能，适用于制造航空发动机的涡轮盘和工作叶片。GH4133锻件在生产过程中容易产生的开裂问题，产生问题的原因非常多，实验室中用于分析产生的开裂问题原因的检测方法很多但不系统，所以目前实验室需要一种系统的分析方法分析产生的开裂问题原因，本发明可以对GH4133锻件在生产过程中产生的开裂问题，通过低倍检验、高倍检验以及能谱分析等方法，分析了该锻件产生开裂的原因。

发明内容

本发明的目的是提供一种GH4133合金锻件缺陷检测方法，解决了现有技术中存在的缺少一种系统的分析方法用于分析产生的开裂问题原因的问题。

本发明所采用的技术方案是，一种GH4133合金锻件缺陷检测方法，具体按照以下步骤实施：

步骤1、宏观组织分析；

步骤2、显微组织分析；

步骤3、显微组织成分分析。

本发明的特点还在于：

步骤1具体按照以下步骤实施：

步骤1.1、选择锻件的一个端面以及试样切面进行低倍试样磨制后酸液清洗，10X放大镜下观测缺陷，拍摄端面低倍组织形貌图与试样切面低倍组织形貌图；

步骤1.2、以端面低倍组织形貌图为基准，通过试样切面低倍组织形貌图与端面低倍组织形貌图比较，若缺陷附近有其它异常缺陷，则缺陷为异常缺陷导致，反之，进行步骤2；

步骤1.1的酸液中CuSO

步骤2具体按照以下步骤实施：

步骤2.1、选取试样端面以及试样切面进行高倍组织观察，经过磨制抛光后，高倍电子显微镜下拍摄得到端面裂纹抛光态形貌图与试样切面裂纹抛光态形貌图；

步骤2.2、以端面裂纹抛光态形貌图为基准，通过试样切面裂纹抛光态形貌图与端面高倍组织形貌图比较，若缺陷附近无其它异常缺陷，且缺陷附近非金属夹杂物的含超过标准要求，则缺陷为非金属夹杂含量超标引起的开裂，反之进行步骤2.3；

步骤2.3、以端面裂纹抛光态形貌图为基准，通过试样切面裂纹抛光态形貌图与端面高倍组织形貌图比较，若纯洁度超过YB4069-91的标准，则缺陷为杂质烧结造成；反之，则进行步骤2.4；

步骤2.4、用腐蚀液将试样经腐蚀后进行高倍组织观察，高倍电子显微镜下拍摄得到端面裂纹腐蚀态形貌图与试样切面腐蚀态组织形貌图；

步骤2.5、以端面裂纹腐蚀态形貌图为基准，通过试样切面裂纹腐蚀态形貌图与端面高倍组织形貌图比较，若有晶粒粗大现象，则缺陷形成原因是为过热过烧造成，反之，则进行步骤3。

步骤2.3的腐蚀液中CuCl

步骤3具体按照以下步骤实施：

步骤3.1、对高倍组织进行能谱分析，能谱分析锻件端面组织裂纹四周颗粒状物质；

步骤3.2、分析颗粒状物质主要元素组成，根据成分分析结果判断缺陷是否为过载断裂造成；

步骤3.3、若颗粒状物质主要以Ti以及O元素组成，则缺陷为锻件端面存的夹伤因为应力集中，导致锻件开裂造成；反之，则不是。

本发明的有益效果是：本发明可以对GH4133锻件在生产过程中产生的开裂问题，通过低倍检验、高倍检验以及能谱分析等方法，分析了该锻件产生开裂的原因，分析过程系统且完整。

附图说明

图1是实施例1的缺陷宏观形貌图；

图2是实施例1的高/低倍试样取样位置示意图；

图3是实施例1的低倍组织形貌图；

图4是实施例1的抛光态显微组织图；

图5是实施例1的腐蚀态显微组织图；

图6是实施例1的扫描电镜图片；

图7是本发明一种GH4133合金锻件缺陷检测方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

实施例1

某GH4133锻件在经下料——胚料倒角——加热——镦饼后，发现锻件鼓肚开裂。缺陷位置及形貌如图1所示，由图1可见，裂纹缺陷沿锻件轴向开裂，裂纹一端呈圆角(靠近下端面处)，另一端呈尖角(靠近上端面处)。裂纹最深深度约10mm，裂纹内部断裂面分两部分，一部分靠近裂纹底部，断裂表面呈不规则撕裂状；另一部分靠近锻件表面，断裂表面较为平整，基本与表面垂直。

一种GH4133合金锻件缺陷检测方法，如图7所示，具体按照以下步骤实施：

步骤1、宏观组织分析；

步骤2、显微组织分析；

步骤3、显微组织成分分析。

步骤1具体按照以下步骤实施：

步骤1.1、选择锻件的一个端面以及试样切面进行低倍试样磨制后酸液清洗，10X放大镜下观测缺陷，拍摄端面低倍组织形貌图与试样切面低倍组织形貌图；

步骤1.2、以端面低倍组织形貌图为基准，通过试样切面低倍组织形貌图与端面低倍组织形貌图比较，若缺陷附近有其它异常缺陷，则缺陷为异常缺陷导致，反之，进行步骤2；

步骤1.1的酸液中CuSO

步骤2具体按照以下步骤实施：

步骤2.1、选取试样端面以及试样切面进行高倍组织观察，经过磨制抛光后，高倍电子显微镜下拍摄得到端面裂纹抛光态形貌图与试样切面裂纹抛光态形貌图；

步骤2.2、以端面裂纹抛光态形貌图为基准，通过试样切面裂纹抛光态形貌图与端面高倍组织形貌图比较，若缺陷附近无其它异常缺陷，且缺陷附近非金属夹杂物的含超过标准要求，则缺陷为非金属夹杂含量超标引起的开裂，反之进行步骤2.3；

步骤2.3、以端面裂纹抛光态形貌图为基准，通过试样切面裂纹抛光态形貌图与端面高倍组织形貌图比较，若纯洁度超过YB4069-91的标准，则缺陷为杂质烧结造成；反之，则进行步骤2.4；

步骤2.4、用腐蚀液将试样经腐蚀后进行高倍组织观察，高倍电子显微镜下拍摄得到端面裂纹腐蚀态形貌图与试样切面腐蚀态组织形貌图；

步骤2.5、以端面裂纹腐蚀态形貌图为基准，通过试样切面裂纹腐蚀态形貌图与端面高倍组织形貌图比较，若有晶粒粗大现象，则缺陷形成原因是为过热过烧造成，反之，则进行步骤3。

5.根据权利要求4的一种GH4133合金锻件缺陷检测方法，其特征在于，步骤2.3的腐蚀液中CuCl

步骤3具体按照以下步骤实施：

步骤3.1、对高倍组织进行能谱分析，能谱分析锻件端面组织裂纹四周颗粒状物质；

步骤3.2、分析颗粒状物质主要元素组成，根据成分分析结果判断缺陷是否为过载断裂造成；

步骤3.3、若颗粒状物质主要以Ti以及O元素组成，则缺陷为锻件端面存的夹伤因为应力集中，导致锻件开裂造成；反之，则不是。

由低倍组织形貌图(图3)可知，端面低倍组织形貌图(图3a)中试样上端面低倍组织除了主裂纹，在主裂纹周围还存在多条细裂纹，方向与主裂纹扩展方向相同。除多条裂纹外，低倍组织均匀，未见冶金缺陷。试样切面低倍组织形貌图(图3b)中试样切面低倍组织均匀一致，除本身裂纹缺陷以外，未见冶金缺陷。

端面裂纹抛光态形貌图包括有端面裂纹起始端图(图4a)、端面裂纹扩展区图(图4b)、端面裂纹扩展区图(图4c)及端面裂纹末端图(图4d)，试样切面裂纹抛光态形貌图包括有图(图4e)及切面裂纹末端图(图4f)。

由抛光态显微组织图(图4)可知，如端面裂纹抛光态形貌图，图4a～4d所示，主裂纹附近存在多条微裂纹，裂纹存在部分变形，微裂纹处存在灰黑色颗粒状物质分布在微裂纹四周以及微裂纹的延伸方向。

如切面抛光态形貌图，图4e～4f所示，裂纹附近碳化物分布均匀，纯洁度超过YB4069-91中附录A的图3级，未见异常。

端面裂纹腐蚀态形貌图包括有端面裂纹始端图(图5a)、端面裂纹扩展端图(图5b)、端面裂纹末端图(图5c)、端面裂纹区域图(图5d)及端面远离裂纹区域图(图5e)，试样切面腐蚀态组织形貌图包括有切面裂纹边缘图(图5f)及切面远离裂纹处图(图5g)。

由腐蚀态显微组织图(图5)可知，如端面裂纹腐蚀态形貌图，图5a～5e所示，裂纹附近组织与远离裂纹处组织晶粒度无明显差别，大致均为8.5级。未见过热过烧。

如试样切面腐蚀态组织形貌图，图5f～5g所示，裂纹附近组织与远离裂纹处组织晶粒度无明显差别，大致均为8级。未见过热过烧。

能谱分析过程如下：

由显微组织及能谱结果可知，该锻件端面组织裂纹四周存在灰黑色颗粒状物质聚集现象，元素分析结果如表1所示，该灰黑色颗粒主要由Ti及O元素组成。查阅资料可知，Ti及O元素形成的氧化物是高温合金氧化产生的主要氧化物。

在锻造过程中，由于锻造施加力方向为轴向，导致锻件外圆表面承受较大拉应力，使得裂纹沿锻件轴向扩展并开裂，并且形成过载断裂断口形貌：裂纹内部靠近外表面的部分较为光滑，为过载断裂形成的放射区；靠近裂纹底部的断口表面较为粗糙，与锻件外表面约呈45度夹角，为过载断裂形成的剪切唇区。

锻件端面的氧化物，可能是锻造之前存在夹伤。

表1能谱结果

由能谱结果可知：灰黑色颗粒主要由Ti以及O元素组成。

由上述试验可知，该锻件开裂的主要原因，可能是锻件端面存在夹伤，锻造之前没有去除干净，在锻造过程中，在该处产生应力集中，导致锻件开裂。