1、前言

   球墨鑄鐵與其他鑄鐵和普通碳素鋼相比，具有優(yōu)越的力學性能，如：強度高，韌性好；耐磨性吸震性和抗氧化性都比鋼好；鑄造性能比碳鋼好；熔點、流動性、收縮性都和灰口鑄鐵接近，可用來鑄造薄壁和形狀復雜的零件，并且價格比鋼低得多。眾所周知，球鐵的力學性能與球鐵的球化率有直接關系，即球化率越高，球鐵的力學性能越佳。因此，測試球化率是評價球墨鑄鐵力學性能的重要依據。

長期以來，人們一直用金相手段來測試球鐵的球化率。此法比較直觀，測試結果正確，但是測試范圍小，大多在試樣上測，無法對工件進行全面測試。所以為了保證球鐵球化質量，只用金相手段是不夠的，應該使用能對球鐵球化率進行全面測試的超聲波探傷方法。

我們知道，超聲波在材料中的傳播速度取決于材料的聲學特性，主要是與材料的楊氏彈性模量E和介質密度ρ有關。超聲縱波在固體中的傳播速度為：

CL=    （1）

從（1）式可知，超聲縱波速度CL與材質（介質）的楊氏彈性模量E、介質密度ρ和泊松比σ有關。不同介質的E、ρ和σ均不同，故CL不同。

鑄鐵為非均勻材料，超聲縱波的傳播速度受石墨尺寸、形狀和分布的影響。也即這些因素發(fā)生變化，都會引起E、ρ和σ的變化，導致CL發(fā)生變化。若石墨尺寸和分布相對穩(wěn)定，則超聲波縱波聲速的變化與石墨形狀相對應，即與石墨球化率相對應。因此，可以用測超聲波縱波聲速的方法來評估球墨鑄鐵的球化程度。據有關資料介紹，超聲縱波經過球化石墨的聲速降低比片狀石墨小。球化程度越高，超聲縱波聲速越高。對100%球化的球墨鑄鐵，其超聲縱波聲速與鋼的聲速相差很小，約差5%左右。

我們通過試驗，證實了上述規(guī)律。超聲測試的球化率與金相測試的球化率有較好的對應關系（見表1）。能夠較有效地解決球化率測試問題，對保證球墨鑄鐵質量起了重要作用。

表1   超聲縱波與金相測試球化率對比

下面具體介紹超聲波縱波測試球墨鑄鐵球化率的方法（被測工件需有二個平行的表面）

2、使用模擬式超聲波探傷儀（如CTS-23型等）的測試方法

2.1  用2.5P20Z（若工件晶粒較粗大時，可用1.25MHz）直探頭，在CSK-IB試塊上，按被測工件實際厚度，選擇適當的掃描速度（如聲程1:1或1:2等）

2.2  實測工件厚度H球。

2.3  將直探頭放到工件需測試部位，使工件底面反射波B1出現，并記下B1的前沿橫坐標（時間軸）刻度讀數A。

2.4  根據刻度讀數A和選定的掃描比例，可直接得到鋼試件的聲程（厚度）H鋼。

2.5  工作中球鐵的聲速可用下式算出：

C球=（H球/H鋼）*C鋼

式中C鋼—5900m/s計算

2.6  根據C球，在圖1上即可查得球化率。

3、使用數字式超聲波探傷儀（如南通產PXUT-22型等）的測試方法

3.1  用2.5P20Z直探頭在CSK-IB試塊上，測試始波偏移（即相當于模擬式超聲波探傷儀的掃描速度調節(jié)）。

3.2  測聲速

3.2.1  實測球鐵工件厚度。

3.2.2  按【聲速】鍵，進入測“聲速”狀態(tài)。

3.2.3  按【回車】鍵，移動探頭，找出工件底面反射波B1。

3.2.4  用【+】、【—】鍵，將“+”字光標，對準B1波峰，按【回車】鍵。

3.2.5  用【+】、【—】鍵，輸入球鐵工件厚度，按【回車】鍵，儀器自動顯示聲速值。

3.3  根據顯示的聲速值，在圖1上即可得出球化率。

4、結論

用超聲縱波聲速評估球墨鑄鐵球化率，應符合如下應用條件：

1、應用本法評價球化率，要求生產工藝相對穩(wěn)定。

2、應根據本單位生產條件，建立相適應的超聲縱波聲速—球化率關系（即圖1的關系曲線）。

3、超聲波頻率在1—2.5MHz之間較宜。

4、測試場地應遠離電焊機或大功率電機，以防電磁干擾，影響測試精度。