在現(xiàn)代工業(yè)和日常生活的各個領(lǐng)域，鋼鍛件作為承受較大載荷的部件，因其組織結(jié)構(gòu)、性能和經(jīng)濟性的優(yōu)勢得到廣泛使用。在實際工程應(yīng)用中，鋼鍛件承受復(fù)雜的應(yīng)力、沖擊振動和重負載荷。同時，鋼鍛件生產(chǎn)工序多、生產(chǎn)周期長，當質(zhì)量控制環(huán)節(jié)出現(xiàn)失誤，將導(dǎo)致最終產(chǎn)品中出現(xiàn)諸如白點、裂紋、縮孔、夾雜等缺陷。若工件中存在嚴重缺陷未被及時檢出，輕則導(dǎo)致產(chǎn)品的報廢、零件服役效能下降、使用壽命縮短，重則會危及人身安全，造成重大經(jīng)濟損失。因此，對鋼鍛件進行實時無損檢測，提高其產(chǎn)品合格率，已成為提高工件質(zhì)量、零件服役效能、保證設(shè)備安全的必然要求。超聲波檢測技術(shù)是探測鋼鍛件缺陷行之有效的手段，但相對于其他常用的無損檢測方法，超聲波檢測對個人的技能素質(zhì)要求相對較高，檢測的結(jié)果受到個人的技能水平影響較大。超聲波在實際檢測過程中，需要對工件的檢測和結(jié)論的評定同步完成，這就需要檢測人員具備相當豐富的經(jīng)驗。在實際超聲波檢測工作中，操作人員經(jīng)驗的豐富與否決定著檢測質(zhì)量的高低。如果通過對常用的工件和材料模擬試塊缺陷波形特征進行研究，歸納出一套超聲波形特征曲線定性分析數(shù)據(jù)庫，并應(yīng)用于企業(yè)檢測人員技能培訓(xùn)以及科研院所的技術(shù)研發(fā)等領(lǐng)域，是非常有意義的工作。

通過試驗對鋼鍛件超聲檢測中常見的白點、裂紋、夾雜物等幾個典型的缺陷類型進行了分析歸納并做出定性分析，將提供有效的缺陷評判依據(jù)。
1、試驗方法及缺陷試塊  

   本項目采用TS－2008Ｃ數(shù)字式超聲探傷儀對含有典型缺陷的3塊45號碳素鋼鍛件進行超聲檢測，根據(jù)超聲探傷儀顯示器回波曲線描述缺陷特征。3塊鍛件缺陷試塊規(guī)格及所含缺陷類型如下：
　缺陷試塊1是45號碳素鋼鍛件（?300ｍｍ×200ｍｍ），包含缺陷類型為白點、橫向裂紋；缺陷試塊2是45號碳素鋼鍛件（?100ｍｍ×300ｍｍ），包含缺陷類型為縱向裂紋、中心鍛造裂紋；缺陷試塊3是45號碳素結(jié)構(gòu)鋼鍛件（100ｍｍ×100ｍｍ×200ｍｍ），包含缺陷類型為夾雜。

2、超聲波探傷缺陷類型識別和性質(zhì)估判 
  2.1 白點缺陷及波形特征

　　白點一般認為是由于工件熱處理過程中氫逸散不充分，殘留在基體中而形成的。由于氫氣的聲學(xué)特性阻抗遠遠小于金屬材料的聲學(xué)阻抗。白點缺陷與基體材料的邊界屬于“軟”邊界，在軟邊界附近，反射波聲壓與入射波聲壓相位相差180°。圖１為白點典型波形圖，當有白點缺陷波為林狀波，波峰清晰，尖銳有力，傷波出現(xiàn)位置與缺陷分布相對應(yīng)，探頭移動時傷波切換變化不快。降低探傷靈敏度時，傷波下降較低。波形變化慢，白點對底波反射次數(shù)影響較大，底波反射1～2次后甚至消失。提高靈敏度時，底波次數(shù)無明顯增加。圓周各處探傷波形均相類似。縱向探傷時，傷波不會延續(xù)到鍛坯的端頭。

2.2  裂紋類缺陷波形特征
　　裂紋內(nèi)多有空氣存在，空氣的聲阻數(shù)量級約為102，而金屬材料的聲阻抗數(shù)量級約為106，可見空氣和金屬材料的聲學(xué)特性相差很大。裂紋與基體材料的邊界是“軟”邊界，因此容易通過超聲檢測的方法發(fā)現(xiàn)缺陷。裂紋按在鑄鍛件內(nèi)部位置以及與聲束的位置不同分為中心鍛造裂紋、橫向內(nèi)裂紋和縱向內(nèi)裂紋３類。
2.2.1 橫向內(nèi)裂紋波形特征
　　軸類工件中的橫向內(nèi)裂紋直探頭探傷，聲束平行于裂紋時，既無底波又無傷波，提高靈敏度后出現(xiàn)一系列小傷波，當探頭從裂紋處移開，則底波多次反射恢復(fù)正常。斜探頭軸向移動探傷和直探頭縱向貫穿入射，都會出現(xiàn)典型的裂紋波形，即波形反射強烈，波底較寬，波峰分枝，成束狀。斜探頭移向裂紋時傷波向始波移動，反之向遠離始波方向移動（見圖２）。

2.2.2 縱向內(nèi)裂紋波形特征
　　軸類鍛件中的縱向內(nèi)裂，直探頭圓周探傷，聲束平行于裂紋時，既無底波也無傷波，當探頭轉(zhuǎn)動時90度時，反射波最強，呈現(xiàn)裂紋波形，有時會出現(xiàn)裂紋的二次反射，一般無底波。底波與傷波出現(xiàn)特殊的變化規(guī)律（圖3）。

2.2.3 中心鍛造裂紋波形特征
　　圖４為中心鍛造裂紋典型波形圖。可以看出傷波為心部的強脈沖，圓周方向移動探頭時傷波幅度變化較大，時強時弱，底波次數(shù)很少或者底波消失。

2.3 夾雜類缺陷波形特征
　　非金屬夾雜物主要是指鋼中的鐵及其他元素與氧、硫、氮等作用形成的化合物。由于這些碎片的成分主要是Si、Al、Fe等的氧化物。這類材料的聲特性阻抗小于金屬基體的聲特性阻抗，所以這類缺陷與基體材料的邊界可被認為是“軟”邊界。如果鋼鍛件為合金鋼，夾雜物有鎢、鉬等材料的情況下，其聲學(xué)特性阻抗大于鍛件基體材料的聲學(xué)特性阻抗，故這類缺陷與基體材料的邊界可被認為是“硬”邊界。這些夾渣按照分布狀態(tài)分為單個夾渣和分散性夾雜物。
2.3.1 單個夾渣波形特征
　　單個夾渣傷波為單一脈沖或伴有小傷波的單個脈沖，波峰鈍且不清晰，傷波幅度雖高但對底波及其反射次數(shù)影響不大（圖５）。

2.3.2 分散性夾雜物波形特征
　　分散性夾雜物傷波為多個，有時呈現(xiàn)林狀波，但波頂圓鈍不清晰，波形分枝，傷波較高，但對底波及底波多次反射次數(shù)影響較小。移動探頭時傷波變化比白點波形變化快（圖６）。

3、結(jié) 論

    采用超聲技術(shù)檢測鋼鍛件的內(nèi)部缺陷，對于保證工件質(zhì)量、提高零件服役效能、確保設(shè)備安全的是極為重要的技術(shù)手段和安全保障。通過在實際工作中大量試驗對鋼鍛件超聲檢測中常見的白點、內(nèi)裂紋、夾渣等幾個典型的缺陷類型進行了分析歸納并做出定性分析，討論了圖譜產(chǎn)生的基本原理和機制。上述工作對于形成一套系統(tǒng)的、完善的超聲檢測缺陷定性分析數(shù)據(jù)庫，有基礎(chǔ)性研究意義，對于檢測人員技能培訓(xùn)以及科研院所的技術(shù)研發(fā)等領(lǐng)域，提供很好的參考材料。