章锻件与铸件超声检测
锻件和铸件是制造各种机械设备及锅炉、压力容器的重要毛坯件，特别是锻件，在高参
数大型容器中和受压元件制造中应用非常广泛。它们在生产加工过程中常会产生一些缺陷，
影响设备的安全使用，因此有必要对其进行超声检测。本章重点讨论锻件检测问题，对铸件
8.1锻件超声检测
8.1.1锻件加工及常见缺陷
锻件是将铸锭或锻坯在锻锤或模具的压力下变形制成一定形状和尺寸的零件毛坯。锻压
过程包括加热、形变和冷却。锻造的方式大致分为锻粗、拔长和滚压，徽粗是锻压力施加于
坏料的两端，形变发生在横截面上，拔长是锻压力施加于坯料的外圆，形变发生在长度方
向。滚压是先铰粗坯料，然后冲孔，再插入芯棒并在外圆施加锻压力。滚压既有纵向形变，
又有横向形变。其中缴粗主要用于饼类锻件，拔长主要用于轴类锻件，而筒形锻件一般先敏
为了改善锻件的组织性能，锻后还要进行正火、退火或调质等热处理，因此锻件的晶粒
锻件中的缺陷主要有两个来源：一种是由铸锭中缺陷引起的缺陷；另一种是锻造过程及
缩孔是铸绽冷却收缩时在头部形成的缺陷，锻造时因切头量不足而残留下来，多见于轴
类锻件的头部，具有较大的体积，并位于横截面中心，在轴向具有较大的延伸长度。
缩松是在铸锭凝固收缩时形成的孔隙和孔穴，在锻造过程中因变形量不足而未被消除。
根据其来源或性质，夹杂物又可分为内在非金属夹杂物、外来非金属夹杂物和金属夹杂
内在非金属夹杂物是铸锭中包含的脱氧剂、合金元素等与气体的反应产物，尺寸较小，
常漂浮于熔液上，最后集结在铸锭中心及头部。

外来非金属夹杂物是冶炼、浇注过程中混人的耐火材料或杂质，尺寸较大，故常混杂于
铸锭下部。偶然落入的非金属夹杂则无确定位置。
金属夹杂物是冶炼时加人合金较多且尺寸较大，或者浇注时飞溅小粒或异种金属落入后
锻件裂纹的形成原因很多。按形成原因，裂纹的种类可大致分为以下几种：
因冶金缺陷(如缩孔残余）在锻造时扩大形成的裂纹。
因锻造工艺不当（如加热温度过高、加热速度过快、变形不均匀、变形量过大、冷却速
热处理过程中形成的裂纹。如淬火时加热温度较高，使锻件组织粗大，淬火时可能产生
裂纹；冷却不当引起的开裂，回火不及时或不当，由锻件内部残余应力引起的裂纹。
热金属的凸出部位被压折并嵌入锻件表面形成的缺陷称为折叠，多发生在锻件的内圆角
和尖角处。折叠表面上的氧化层，能使该部位的金属无法连接。
钢锻件中由于氢的存在所产生的小裂纹称为白点。白点对钢材的力学性能影响很大，当
白点平面垂直方向受应力作用时，会导致钢件突然断裂。因此，钢材不允许白点存在。白点
多在高碳钢、马氏体钢和贝氏体钢中出现。奥氏体钢和低碳铁素体钢一般不出现白点。
锻件中缺陷所具有的特点与其形成过程有关。铸绽组织在锻造过程中沿金属延伸方向被
拉长，由此形成的纤维状组织通常被称为金属流线。金属流线方向一般代表锻造过程中金属
延伸的主要方向。除裂纹外，锻件中的多数缺陷，尤其是由铸绽中缺陷引起的锻件缺陷常常
是沿金属流线方向分布的，这是锻件中缺陷的重要特征之一。
8.1.2检测方法概述
锻件可采用接触法或水浸法进行检测。随着计算机技术的发展，以及人们对于水浸法便
于实现自动检测、人为因素少、检测可靠性高的特点的认识不断加深，那些要求高分辨力、
高灵敏度和高可靠性检测的重要锻件，越来越多地采用水浸法进行检测。锻件的组织很细，
由此引起的声波衰减和散射影响相对较小，因此，锻件上有时可以应用较高的检测频率（如
10MHz以上），以满足高分辨力检测要求和实现对较小尺寸缺陷检测的目的。
由于经过锻造变形，锻件中的缺陷一般具有一定的方向性。通常冶金缺陷的分布和方向
与锻造流线方向有关。因此，为了得到最好的检测效果，锻件检测时声束入射面和入射方向
的选择需要考虑锻造变形工艺和流线方向，并应尽可能使超声声束方向与锻造流线方向垂
直。以模锻件为例，模锻件的变形流线是与外表面平行的，因此检测时一般要求超声声束方
向应与外表面垂直入射，扫查需沿着外表面形状进行，通常需要采用水浸法或水套探头方可
锻件常用于使用安全要求较高的关键部件，因此，通常需要对其表面和外形进行加工，
以保证锻件具有光滑的声入射面满足高灵敏度检测的需要，同时使其外形尽可能为超声波覆

锻件检测的时机，原则上应选择在热处理后，冲孔、开槽等精加工工序之前进行。因为
孔、槽、台阶等复杂形状会形成超声声束无法到达的区域，增加检测的盲区，同时可能产生
因形状引起的非缺陷干扰波，影响缺陷的检测和判别。而在热处理后进行检测，有利于发现
热处理过程中产生的缺陷，如热处理裂纹等。
锻件超声检测常用技术有：纵波直入射检测、纵波斜入射检测、横波检测。由于锻件外
形可能很复杂，有时为了发现不同取向的缺陷，在同一个锻件上需同时采用纵波和横波检
测。其中纵波直入射检测是最基本的检测方式。