铸铁设备无损检测技术进展

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1、铸铁设备无损检测技术进展铸铁，作为历史悠久的工业材料之一，在人类文明社会的进程期间发挥过巨大的作用，直至今日仍以其优良的的铸造性能和经济性，保持着基础原材料的地位。近几十年来，随着钢、合金钢、轻合金材料(铝、镁)和其他新型工程材料的发展，受能源、劳动力价格和环境等综合因素的影响，以及制造工艺的竞争，在人们的印象中，铸铁一度被归入古老没落、逐渐走向衰微并失去应用潜力的材料。目前，在工业应用中，铸铁材料总量与钢铁材料相比所占的比例虽然很小，但是其依然能够长期应用于许多工业领域和人们的日常生活中，尤其是近几年随着蠕墨铸铁的发展，得到了更广泛的应用；究其根本，还是由于铸铁有着与钢铁材料不同的

2、特性，在工程应用中具有其他材料无可替代的一些优越性能。我国是铸造大国，自2000年，铸件年产量连续多年居世界第一，随着铸铁业的发展，我国铸铁业在世界上的地位与日俱增，但是与国外相比，技术水平还存在较大的差距，废品率、能耗等成本要素居高不下。提高铸铁质量和工艺，提高我国装备制造业竞争力，实现由铸造大国向铸造强国转变势在必行。而在致力于新技术、新工艺、新设备研究的同时，铸铁件的检测技术和设备的研究也面临着新的挑战，更精确、更方便、更智能成为检测技术和检测设备研究的主题。1、铸铁材料概述1.1铸铁材料的特征与分类铸铁(Castiron)是由Fe-C-Si构成的含碳量大于2.11%的三元合金

3、，属于粗晶材料，晶体分布各向异性，具有优良的铸造型和切削加工性，还具有很高的耐磨性、减磨性、减震性和抗氧化性，它的熔点低于钢材、流动性较好、收缩率较低，常用来铸造薄壁和形状复杂的零件，并且价格比钢低得多。工业用铸铁含碳量一般为2%—4%，碳在铸铁中多以石墨形态存在，有时也以渗碳体(Fe-Fe3C)形态存在。除碳外，铸铁中还含有1%—3%的硅，以及锰、磷和硫元素，合金铸铁则含有镍、铬、钼、铝、铜、硼和钒等元素。工程结构用铸铁主要包括三类：①按铸铁的断口特征分，有灰口铸铁、白口铸铁和麻口铸铁。②按铸铁中石墨的存在形式或形态分，有灰铸铁、蠕墨铸铁、球磨铸铁和可锻铸铁。③按铸铁的化学成分分，

4、有普通铸铁及合金铸铁。不同类别的铸铁有着不同的特质，目前应用较为广泛的铸铁材料的特征为：①灰口铸铁的断面呈灰色，其中的碳主要以片状石墨形式存在，其具有良好的减震性、切削加工性能、耐磨性、较低的缺口敏感性和在水中良好的耐蚀性和耐急冷急热性能。其不足在于抗拉强度偏低、耐冲击性能差、韧性不足以及有显著的壁厚敏感性。②球磨铸铁由于石墨以球状存在于铸铁基体中，改善了对基体的割裂作用，使得其抗拉强度、屈服强度、塑性和冲击韧性大大提高，并具有耐磨、减震、工艺性能好和成本低等优点。③蠕墨铸铁的石墨呈蠕虫状，短而厚，端部圆滑。分布均匀。蠕墨铸铁的机械性能介于普通灰铸铁和球墨铸铁之间，其具有近似球墨铸铁

5、的强度，与灰铸铁相比又有类似的防振、导热能力及铸造性能，而又比灰铸铁有更好的塑性和热疲劳功能。1.2铸铁材料的应用铸铁有微观多孔性，没有明显变形及蠕变，而且还有着很好的耐蚀及耐磨性，在加工工艺上能够制造结构较复杂的构件，这些特性使它能够满足一些特殊的生产工艺。灰口铸铁的铸造性能、切削性、耐磨性和吸震性都优于其他各类铸铁件总产量中占80%以上，如热水锅炉、造纸烘缸和城市燃气管道等承压设备，汽车、拖拉机、机床和通用机械的零部件、炒菜用的铁锅等各个方面。球墨铸铁具有较高的强度和塑性，尤其是屈强比(σ0.2/σb)优于锻钢，用途广泛，如汽车和拖拉机的底盘零件、传动齿轮、轴瓦、飞轮和链轮，阀门

6、的阀体和阀盖，机油泵的齿轮，柴油机和汽油机的曲轴、缸体和缸套等。蠕墨铸铁是20世纪70年代发展起来的一种新型高强度铸铁，近年来在欧美国家汽车行业呈快速发展势态，主要是由于汽车发动机气缸工作温度越来越高，而采用蠕墨铸铁代替铝合金是较好的解决办法。目前，蠕墨铸铁主要应用于一些经受热循环载荷和要求组织致密、结构复杂、强度高的铸件，如汽缸盖、汽缸套、钢锭模，内燃机的小型、薄壁铸件，蝶阀、铸造用混砂机辗轮以及造纸机轧辊。由此可见，铸铁已经应用于关系国计民生的重要行业，在汽车、通用机械、石化、钢铁、造船、造纸和城市公用事业等方面发挥重要作用，对铸铁的产品质量和在用铸铁设备的安全性能提出了更高要求

7、，因此，如何在无损条件下快速精确检测铸铁产品的质量和安全性能等已成为目前急需解决的技术难题。2、磁粉检测法铸铁材料的固有特征加上铸造工艺的特殊性使得铸铁件中难免存在缺陷，常见的缺陷有气孔、夹砂、夹渣、冷隔、缩孔、疏松和裂纹等。由于铸铁材料晶粒粗大、组织不均匀且晶粒分布的各向异性，与钢相比，铸铁材料的无损检测技术和方法有许多不同之处，而且存在更多的困难，在许多方面还存在很大差距。2.1传统的无损检测方法对铸铁件进行无损检测嘴传统的方法是目视检测和敲击检测，这