1  引言
40CrNi2Si2MoVA钢是一种低合金超高强度钢，具有优良的综合性能:强度高、疲劳性能优异等，广泛应用于制造飞机起落架等关键结构件。2002年以来，某飞机零件生产过程中先后发现多起磁痕显示现象，其间多起发动机钢制轴件也发现了磁痕显示现象。由于对磁痕显示的性质及危害不清楚，因而影响了生产使用。本文分别采用磁粉、X射线、CT和超声等无损检测方法确定磁痕显示的性质，通过金相分析等方法确定形成原因，并对磁痕显示缺陷的危害性进行分析，并提出今后磁痕显示处理的原则和判别方法。
2  试验方法
采用磁粉、X射线、CT和超声等无损检测方法对被分析零件表面的磁痕进行检测。采用JSM-5600扫描电镜和LVLINKIS300能谱仪对磁痕部位的组织和成分进行分析，组织腐蚀采用2%的硝酸酒精溶液。采用DM-400显微硬度计对磁痕部位的显微硬度进行测定分析。
3  试验结果
3.1 无损检测
被分析零件上的典型磁痕显示呈线性特征，平行于零件锻造的流线方向，磁痕显示的清晰程度随磁粉检测施加电流密度的增大而增大，当电流密度降低到一定程度时，磁痕显示基本消失。
采用X射线、CT和超声等无损检测方法对磁痕显示区域进行了检测，没有发现缺陷显示，排除了磁痕显示是夹杂和开口型缺陷的可能性。
3.2 组织分析
磁痕显示部位纵向试样腐蚀后肉眼可见沿磁痕显示处明显有一条亮带，颜色不同于其它部位，宽度
约120mm-180mm；横向试样腐蚀后与纵向相吻合的部位肉眼可见颜色不同于其它部位的亮线，深度约为1.5mm。
采用扫描电镜对磁痕显示部位进行组织观察。倍数较低时，可见磁痕显示部位颜色比基体深，放大倍数较高时，可见磁痕显示部位与基体组织均为马氏体，但磁痕显示部位的马氏体比基体细，见图1。
磁痕显示部位的晶粒度见图2。可见，磁痕显示部位的晶粒度与基体的晶粒度基本相同，两者之间不存在明显界面。

(a)                              (b)
(c)
图1  磁痕和基体的显微组织

(a)                              (b)
(c)
图2  磁痕和基体的晶拉度
3.3 能谱成分分析
采用能谱仪对磁痕显示部位和基体进行能谱分析，结果列于表1。由表1可见，磁痕显示部位Si、Cr、Mn、Ni、Mo等合金元素较基体偏高。
3.4 显微硬度
用显微硬度计测量磁痕显示部位与基体的显微硬度，结果见表2。由表2的结果可知，磁痕显示部位的显微硬度略高于基体。200g载荷下，磁痕显示部位的显微硬度较基体高3%左右；在500g载荷下，磁痕显示部位的显微硬度较基体高7%左右。
4  分析讨论
4.1 磁痕显示的类别及其判别
钢制工程构件的磁痕显示主要有夹杂、裂纹及其它开口型缺陷、塑性变形和显微成分偏析等四种类型。对于夹杂或裂纹及其它开口型缺陷如撕裂、翻皮、折叠、夹层等在磁粉检测中出现的磁痕显示可以通过磁粉检测以外的其它无损检测方法加以鉴别，以确定是否符合技术质量控制标准。
由塑性变形以及显微成分偏析引起的磁痕显示一般难以用其它无损检测方法鉴别，可通过热处理方式鉴别，如采用高于合金钢再结晶温度退火，使塑性变形的合金钢组织发生再结晶，从而使由于塑性变形引起的磁痕显示消失。
由塑性变形引起的磁痕显示很少见报道，但近年来的几次磁痕显示分析表明，局部塑性变形可以引起磁痕显示。磁记忆效应用于金属构件的早期损伤就是基于应力集中导致的局部塑性变形而导致磁场分布改变的机理，也说明了塑性变形能够导致磁痕显示。
4.2 对磁痕显示部位解剖试验结果的分析
显微组织的分析结果表明，磁痕显示部位合金元素Mo、Ni、Cr、si、Mn和v都是正偏析，合金元素含量偏高，磁痕显示部位和基体的马氏体开始转变点MS存在差异，引起磁性的差异，形成磁痕。合金元素的偏析是由于自耗电极重熔过程中钢锭的顺序结晶引起的。一般认为，偏析程度与熔池深度、熔炼速度有关，因此适当地控制熔炼速度等熔炼参数能有效控制合金偏析。
由于磁痕显示为平行于轴向方向的直线，宽度为哪量级，无法通过试验检测方法来对磁痕显示的影响进行综合定量评估。由磁痕显示部位的物理冶金学特性可以看出，磁痕显示区与基体的差别不大，两者无界面，且组织与晶粒度正常。因此，磁痕显示区应不会对材料纵向拉伸性能、疲劳断裂产生大的影响;从冲击能方面考虑，因无界面，冲击过程中材料吸收能量的途径不会有大的变化，因此判断冲击功也不会有大的变化。
综上分析可以认为，由显微成分偏析引起且不超出规定的检测范围的磁痕显示，不会明显降低纵向的拉伸、疲劳断裂等性能，但应从优化和控制熔炼工艺参数上有效降低显微成分偏析的程度。
5  结论
(1)
40CrNi2Si2MoVA钢制零件中的磁痕显示不是由于夹杂和开口型缺陷引起的。磁痕显示为由显微成分偏析导致的马氏体转变点M。差异所致，显微成分偏析是在钢锭结晶过程中的必然现象。
(2)磁痕显示部位对应的条带内部存在合金元素Mo、Ni、Cr、51、Mn和V正偏析。带内的晶粒度与带外相同，两者不存在界面。带内组织与带外基本相同，带内组织略细。淬火+两次回火后带内的显微硬度略高于带外，偏高3%～8%。
(3)磁痕显示平行于轴向(纵向)，与基体不存在明显界面，条带组织与晶粒度正常。由显微成分偏析引起的磁痕显示不会明显降低纵向的拉伸、疲劳断裂等性能。

非缺陷引起的磁痕有几种？
答：1、局部冷 作硬化，由材料导磁变化造成的磁痕聚集；2、两种不同材料的交界面处磁粉堆积；3、碳化物层组织偏析；4、零件截面尺寸的突变处磁痕；5、磁化电流过高，因金属流线造成的磁痕；6、由于工件表面不清洁或油污造成的斑点状磁痕。

缺陷磁痕可分为几类？
答：1、各种工艺性质缺陷的磁痕；
2、材料夹渣带来的发纹磁痕；
3、夹渣、气孔带来的点状磁痕。