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超聲無損檢測是一種有效檢測鋼鍛件內(nèi)部質(zhì)量的無損檢測方法，只要熟悉鋼鍛件缺陷的類型及其產(chǎn)生原因，就能準(zhǔn)確地利用超聲檢測判斷、識別鍛件缺陷的類型。其中超聲所能發(fā)現(xiàn)的缺陷，按其形成的工藝過程可分為：

（1）在冶煉、鑄造及鍛造過程中形成的夾雜物、縮孔、疏松、偏折缺陷等；

（2）在鍛造和熱處理過程中形成的裂紋、白點(diǎn)缺陷和晶粒粗大等。

1、縮孔

縮孔是由于鑄坯在凝固過程中，坯殼內(nèi)的液相轉(zhuǎn)變?yōu)楣滔鄷r(shí)產(chǎn)生的體積收縮。其特征是中心不規(guī)則的空洞，呈扁平狀空洞或雞爪狀裂紋，伴有一些夾渣物和疏松。缺陷波反射特征：在超聲檢測鍛件的過程中所發(fā)現(xiàn)的縮孔，已經(jīng)不是原始形態(tài)，而是在鍛造時(shí)未完全切除的殘余縮孔，缺陷波反射強(qiáng)烈，反射波的根較寬，波形成束狀，在主傷波附近伴有小傷波，對底波反射影響嚴(yán)重，常使底面回波消失，見圖1。圓周徑向檢測時(shí)，各處缺陷波反射幅度差別較大;徑向檢測時(shí)，缺陷波延續(xù)出現(xiàn)，最長可貫穿整個(gè)鋼錠。

2、疏松

表現(xiàn)為組織不致密，是分散在整個(gè)截面上的暗點(diǎn)和空隙。暗點(diǎn)多呈圓形或橢圓形，空隙在放大鏡下觀察多為不規(guī)則的空洞或圓形針孔。常出現(xiàn)在鋼錠縮孔的下部，鋼錠頭部和中部最后凝固區(qū)，原因是無鋼水補(bǔ)充。

缺陷波反射特征：一般對鍛件疏松缺陷超聲檢測時(shí)，采用低靈敏度檢測，缺陷波很低或無缺陷波。提高靈敏度后能呈現(xiàn)出缺陷波。中心疏松缺陷多出現(xiàn)在始波與底波之間的心部，但對底波反射影響不大。疏松缺陷波見圖2，疏松缺陷嚴(yán)重時(shí)，對聲波有明顯的吸收和散射作用，能使底波反射顯著降低，甚至底波消失。

3、白點(diǎn)

白點(diǎn)多產(chǎn)生在鍛件大截面中心部分，而靠近外表區(qū)域與端頭區(qū)域一般無白點(diǎn)。這與夾雜、疏松等缺陷分布規(guī)律有所不同。

缺陷波反射特征：白點(diǎn)在形成時(shí)，由于有擴(kuò)散現(xiàn)象，因此在鍛件中形成的局部缺陷也有差異。對于小截面鍛件，冷卻快來不及擴(kuò)散，中心形成一個(gè)圓形的分布區(qū)，超聲檢測時(shí)，出現(xiàn)中心處林狀波。對于較大截面的鍛件，熱加工后冷卻較慢，存在著明顯的擴(kuò)散現(xiàn)象，白點(diǎn)呈輻射狀或離開鍛件中心部位，白點(diǎn)將向外移到某深度范圍內(nèi)，并形成一個(gè)圓環(huán)形的分布區(qū)，超聲波檢測時(shí)，將出現(xiàn)以中心對稱的兩處林狀波，白點(diǎn)的傷波特征如圖3所示。

白點(diǎn)缺陷有時(shí)和中心夾雜及疏松、偏析等缺陷容易混淆，工作中還應(yīng)按下述幾方面加以研究鑒別：

(1) 白點(diǎn)多出現(xiàn)在鍛件的大截面段，中心夾雜和“∨”、“∧”形偏析多出現(xiàn)在鍛件兩端。但應(yīng)注意，疏松與方框形偏析在分布位置上與白點(diǎn)相類似。

(2) 白點(diǎn)為清晰、獨(dú)立的林狀波( 缺陷波之間呈雨?duì)畈o粘連波束) ，中心夾雜和“∨”、“∧”形偏析為連續(xù)起伏的林狀波。

(3) 中心夾雜，疏松與方框形偏析、3 級以下的疏松和偏析，對底波反射影響小，并且只有在比正常靈敏度高10～30dB的靈敏度時(shí)，才能見到缺陷波。波幅反射較弱，降低靈敏度時(shí)缺陷波下降迅速，移動(dòng)探頭時(shí)，缺陷波跳動(dòng)很快。

(4) 夾雜也對底波反射影響小，分布不像白點(diǎn)那樣具有規(guī)律性，冒口多于水口，降低靈敏度時(shí)，傷波下降較快。

4、裂紋

裂紋的種類很多，在工件中的分布位置也很廣，有中心鍛造裂紋、內(nèi)應(yīng)力引起內(nèi)部裂紋、夾雜性裂紋、縮孔殘余裂紋等。

缺陷波反射特征：較典型的中心鍛件裂紋在進(jìn)行超聲無損檢測時(shí)，這種缺陷的反射信號較強(qiáng)，一般均出現(xiàn)在相對于工件的中心部位。伴隨著這種缺陷的存在，往往在其附近區(qū)域內(nèi)還會出現(xiàn)數(shù)量較多的單個(gè)分散的夾雜物的反射信號。隨著探頭沿圓周方向移動(dòng)，反射幅度變化很大( 即有時(shí)很強(qiáng)，有時(shí)很弱) ，而且缺陷波在熒光屏深度刻度上移動(dòng)，往往使底波次數(shù)減少或沒有底波，中心鍛造裂紋的波形見圖4。

斜探頭軸向移動(dòng)掃查和直探頭縱向貫穿缺陷入射，都會出現(xiàn)較典型的裂紋波形特征，缺陷波峰成束分枝狀。斜探頭移向掃查，裂紋缺陷波向始脈沖波移動(dòng)，反之向遠(yuǎn)離始脈沖波移動(dòng)。直探頭測定裂紋時(shí)波形變化特征見圖5，斜探頭測定時(shí)波形變化特征見圖6( 其中，T表示起始波，F(xiàn)表示缺陷波，B表示底波) 。

5、夾雜物、夾渣

夾雜物的成分和結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，通常分為外來和內(nèi)生兩大類。外來夾雜物一般是指由耐火材料或精煉渣帶入所形成的一種非金屬間化合物，而內(nèi)生夾雜物則是在液態(tài)金屬發(fā)生化學(xué)反應(yīng)時(shí)所生成的一種金屬間化合物。

在冶煉和鑄錠過程中，因高度沸騰的鋼液不斷地同耐火材料、爐渣和空氣接觸，當(dāng)被沖蝕掉的耐火材料碎顆粒或被空氣氧化而生成的氧化物小顆粒等雜質(zhì)落入鋼液后，大部分體積較大、熔點(diǎn)較低的夾渣都能上浮，但當(dāng)熔點(diǎn)高、顆粒小未能上浮而殘留在鋼液內(nèi)部時(shí)，即形成了所謂的外來夾雜。

缺陷波反射特征：外來夾雜物體積較大，因此這種缺陷很容易被超聲波檢測所發(fā)現(xiàn)。缺陷反射信號大小不一，在一定探測區(qū)域內(nèi)不會只發(fā)現(xiàn)一個(gè)缺陷，往往是多個(gè)群居( 密集性夾雜) ，夾雜的傷波特征見圖7。

6、偏析

組織偏析解剖及波形反射特征見圖8。偏析的波形特征：正常檢測靈敏度難以發(fā)現(xiàn)傷波缺陷，即使有反射波出現(xiàn)，也不是一個(gè)反射體單獨(dú)作用的結(jié)果，而是同一個(gè)波振面上的反射體共同作用的結(jié)果。檢測時(shí)靈敏度要比正常靈敏度提高約20dB后才能出現(xiàn)較典型的叢生蠕動(dòng)缺陷反射信號波形。嚴(yán)重的偏析對底波也有一定影響，會造成底波減少。提高檢測靈敏度時(shí)，底波反射次數(shù)有明顯增加。這兩種缺陷中，材料中暗點(diǎn)對底波影響小，孔隙影響底波反射較大。經(jīng)驗(yàn)證明，鍛件中3級以下的疏松偏析對底波反射影響不大，而伴有氣泡缺陷的點(diǎn)狀偏析對鍛件本身性能影響較大，它的傷波反射相對較高，對底波也有影響。

7、晶粒粗大

晶粒粗大的形成：鋼在冶煉時(shí)，只用錳鐵或錳鐵和硅鐵，脫氧時(shí)就會形成粗晶粒鋼;鍛件冷速慢，特別是心部會產(chǎn)生晶粒粗大;熱加工過程中，在不適當(dāng)?shù)母邷叵麻L時(shí)間加熱，也會促使晶粒長大;鍛件鍛造變形小，所以再結(jié)晶時(shí)晶粒較粗大，且分布不均。

缺陷波反射特性：晶粒粗大嚴(yán)重時(shí)，對超聲波的吸收和散射影響較大，在檢測中將引起超聲能的強(qiáng)烈衰減，一般情況底波只有1～2 次，但提高靈敏度時(shí)，底波反射次數(shù)并無明顯增加，而降低探頭頻率，底波反射次數(shù)明顯增多。晶粒粗大波形反射特征見圖9。

8、結(jié)論

推判斷缺陷類型不能單從理論分析和數(shù)字計(jì)算，檢測人員還必須綜合全面掌握鍛件產(chǎn)生缺陷的成因、缺陷分布及反射特征等規(guī)律，對缺陷波的靜態(tài)、動(dòng)態(tài)波形反射特性的變化關(guān)系進(jìn)行仔細(xì)分析研究。其缺陷類型不同，波形變化也不同，這是檢測人員利用超聲無損檢測學(xué)技術(shù)評價(jià)分析、判斷鍛件內(nèi)在質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)。