本发明属于锻造缺陷检测领域，涉及一种判定锻件形变过烧的检测方法，尤其涉及一种在扫描电子显微镜下，通过观察结构钢锻件断口缺陷的形貌特征，来判定其形变过烧的检测方法。
背景技术：
公知的，结构钢经锻造后，能够消除金属在冶炼过程中产生的疏松等缺陷，并优化微观组织结构，同时由于锻件毛坯的纤维组织沿锻件轮廓形状分布且纤维组织连续，可提高其零件的力学性能，如强度、韧性、抗疲劳寿命等，要优于铸钢或轧钢零件毛坯加工出的钢制零件。
然而，结构钢在其锻造的过程中，时常会出现两种过烧情况。一是加热温度过高形成的过烧，简称“温高过烧”；二是形变量过大、形变速度过快形成的过烧，简称“形变过烧”。
所述“温高过烧”，系指结构钢在锻造的过程中，若加热温度比过热的温度更高，致使其晶粒边界出现氧化及熔化而引起的过烧。这种过烧，由于晶界存在晶格缺陷，即晶界会发生熔化或出现强烈氧化现象，且形貌特征独特明显，故此，可在扫描电子显微镜下观察其断口形貌特征，并结合其晶界氧或化熔化特征，检测判定为“温高过烧”。如图1所示，系通过扫描电子显微镜下观察断口，在500x倍数下观察视场内全部为晶界熔化的特征，且晶界被氧化物覆盖，故此，可判定出:锻件缺陷为锻造加热温度过高所造成的过烧缺陷。
说明：关于“温高过烧”涉及的检测判定方法，教科书和科技文献等现有技术资料中，已多有相关的阐述和记载。
所述“形变过烧”，系指结构钢在锻造的过程中，若形变量过大、形变速度过快，则会由于其过大、过快的形变机械能转化为热能，致使其在形变量过大、形变速度过快的局部区域内的滑移面温度快速上升至液相点以上而导致的“过烧”情况。这种过烧，由于其断口形貌特征不同于上述“温高过烧”形貌特征，另由于其“形变过烧”过烧缺陷一般分布在锻件内部，故此，就其“形变过烧”的检测判定，除了上述“温高过烧”检测方法不能适用以外，目前常规的锻件质量检验方法，如尺寸检验、表面缺陷检验、硬度检验等，很难发现；另外，常用的热酸蚀低倍检测、金相显微镜观察、断口宏观观察和化学成分分析等方法，多年来也均未涉及到“形变过烧”的检测判定；再者，一些重要的锻件尤其厚大锻件由于其锻件的尺寸较大，常用的探伤设备也无法发现其内部存在“形变过烧”缺陷。
说明：关于“形变过烧”涉及的检测判定方法，经查询和查新调研：教科书和科技文献等现有技术资料中，至今未见有相同、相关或相似的阐述和记载。
众所周知，锻件过烧后往往无法挽救，只能报废。其中，包括形变机械能转化为热能引起的“形变过烧”情况，它是一种不可逆转的严重锻件制造缺陷。
进一步说明：
1、“温高过烧”缺陷，一般分布在锻件表层，缺陷严重时，常可在锻件锻打的过程中即可破碎暴露出来；不太严重时，常可在随后的热处理(正火、调质、淬火、回火等）或机加工过程中暴露出来，其表现形式常有裂纹或断裂。故此，这种情况的过烧，除了可通过检测方法发现外，还可通过肉眼观察，挑选出来，防止其锻件进入下一道制造工序，尤其是可避免装配后在实际使用过程中发生所制零件的断裂。
2、“形变过烧”缺陷，前已有述，一般分布在锻件内部，有些缺陷在经过后续的热处理或机加工后可以出现在所制零件的外表面上，挑选出来，即实施必要防范，但还有不少缺陷虽经过后续的热处理或机加工后，也难以暴露被发现，即难以对其实施有效的防范，继而造成所制零件在装配后的使用过程中，因其承受不了工作时的载荷，出现断裂，发生不应有的质量事故，严重时还会造成人员伤亡，会给生产企业造成较大的经济损失和不应有的负面影响。
3、“形变过烧”涉及的缺陷检测，是锻造缺陷检测领域里的一个多年来悬而未决的难题。随着社会的发展尤其是高端制造业的兴起和高端锻造件的需求日趋旺盛，一方面这种形变过烧缺陷情况重复性的多次发生，另一方面又由于缺乏必要的检测手段和实施有效的防范，故此，它将直接影响到锻造企业的产品质量提升及企业的可持续发展，尤其是对于一些需要走出“国门”的企业，更是如此。
综上可知，如何判定结构钢在锻造后出现的“形变过烧”情况，即研究其检测判定的方法，也是一个亟需解决的疑难问题。
技术实现要素：
为克服上述不足，本发明的目的在于提供一种判定结构钢锻件形变过烧的检测方法，该检测方法系通过在扫描电子显微镜下观察结构钢锻造零件断口出现的形貌特征，判定其锻件的“形变过烧”情况，其判定的结果不仅可以方便制造企业及时有效地实施防范，而且也可为企业后续实施工艺改进或质量提升提供断口检测的判定依据。该检测方法构思新颖，操作简便、快速准确，且具有可推广的实用价值。
为了实现上述发明目的，本发明可以通过以下技术方案实现。
一种判定结构钢锻件形变过烧的检测方法，步骤如下：
1）收集判定零件
收集出现裂纹或断裂并需进行判定的结构钢锻造零件，该零件可为锻造后的在制件、成品件或装配后的使用零件；
2）截取检测试样
依据收集的结构钢锻造零件的所需检测位置，截取缺陷处的试样：
2-1）若为有裂纹零件，需采用切割、敲击或试验机压断的方法，将裂纹处强力打开，截取检测断口试样；
2-2）若为已断裂零件，可直接截取断口试样；
3）清洗检测试样
采用超声波清洗的方法，将截取后断口试样上的油污、杂质清洗干净，其中，所用清洗液为酒精或丙酮溶液；
4）实施观察判定
清洗完成后，将断口试样放置在扫描电子显微镜“真空样品室”中的试样平台上，观察其断口试样的形貌特征，判定其裂纹或断裂的形成原因，观察判定如下：
4-1）单一型“形变过烧”
若在扫描电子显微镜下，断口上的晶粒特征不明显，断面晶粒凸凹感不强，其中，有部分呈现自由结晶表面特征，其形貌特征为形变滑动摩擦形成的海滩状花样，断面上还有断口打开时形成的韧窝断裂特征，故此，可判定出该裂纹或断裂的形成原因，系属于单一型“形变过烧”情况；所述单一型“形变过烧”，系指锻件在锻造加热温度为正常工艺温度情况下，仅因“形变量过大、形变速度过快”单一原因，所产生的“过烧”情况，在此，称为单一型“形变过烧”；
4-2）混合型“形变过烧”
若在扫描电子显微镜下，断口上的晶粒特征明显，且有明显的晶粒凸凹感，另外，晶粒较细小有形变二次重新再结晶和全部呈现自由结晶表面特征，其形貌特征为晶界棱角为圆弧形，晶粒成圆形颗粒，故此，可判定出该裂纹或断裂的形成原因，系属于混合型“形变过烧”情况；所述混合型“形变过烧”，系指锻件在在锻造加热温度“高于”正常工艺温度情况下，因“形变量偏大、形变速度偏快”和“加热温度偏高”两个共有原因，所产生的“过烧”情况，在此，统称为混合型“形变过烧”；
5）出具检测报告
依据步骤4）的判定结果，出具检测报告，至此，一种判定结构钢锻件形变过烧的检测方法的实施过程，全部结束。
由于采用以上所述的技术方案，本发明可达到以下有益效果：
1、本发明，通过在扫描电子显微镜下观察结构钢锻造零件断口出现的形貌特征，如晶粒凸凹感、自由结晶表面、海滩状花样、二次重新再结晶、晶界棱角圆弧形、圆形晶粒，可判定结构钢锻造零件出现裂纹或断裂的形成原因系为“形变过烧”引起，其判定的结果不仅可以方便制造企业及时有效地实施后续防范，而且也可为企业后续实施工艺改进或质量提升提供断口检测的判定依据。
2、本发明，通过实施收集判定零件、截取检测试样、清洗检测试样、实施观察判定、出具检测报告共5个检测方法步骤，即可完成结构钢锻造零件断口是否因“形变过烧”引起的观察判定，且其检测方法，构思新颖，操作简便、快速准确，具有可推广到实用价值。
附图说明
图1为结构钢锻件断口的“温高过烧”形貌特征；
图2为结构钢零件断口的“正常晶粒”形貌特征；
图3为结构钢零件断口的单一型“形变过烧”形貌特征；
图4为结构钢零件断口的混合型“形变过烧”形貌特征；
图5为“曲轴”零件裂纹断口的单一型“形变过烧”形貌特征；
图6为“动力输出轴头”零件断裂断口的混合型“形变过烧”形貌特征。
具体实施方式
通过下面的实施例，可以更详细的解释本发明，本发明并不局限于下面的实施例，公开本发明的目的旨在保护本发明范围内的一切变化和改进。
结合图1至4以及收集需进行判定的8个锻件实例，说明本发明所述的一种判定结构钢锻件形变过烧的检测方法，步骤如下：
1）收集判定零件
收集出现裂纹或断裂并需进行判定的结构钢锻造零件，该零件可为锻造后的在制件、成品件或装配后的使用零件；其中，在制件可以是锻打后锻件，也可以是在后续热处理或机加工过程中的锻件；在本实施例中，收集的需进行判定的锻件，共有8个，如下：
①碳素结构钢零件：45钢-叉轴，编为1#样品；
②合金结构钢零件：50crva动力输出轴，编为2#样品；
③合金结构钢零件：42crmo曲轴，编为3#样品；
④合金结构钢零件：20crmnti柱塞套，编为4#样品；
⑤合金结构钢零件：40cr曲轴，编为5#样品；
⑥合金结构钢零件：40cr前驱动轴，编为6#样品；
⑦合金结构钢零件：42crmo气缸盖板螺杆，编为7#样品；
⑧合金结构钢零件：20crmnmo小锥齿轮轴，编为8#样品；
2）截取检测试样
依据收集的上述结构钢锻造零件的“1#至8#”样品所需检测位置，截取缺陷处的试样，并按上述编号一一对应编制“1#至8#”断口试样：
2-1）若为有裂纹零件，需采用切割、敲击或试验机压断的方法，将裂纹处强力打开，截取检测断口试样；
2-2）若为有断裂零件，可直接截取断口试样；
3）清洗检测试样
采用超声波清洗的方法，将截取后的“1#至8#”断口试样上的油污、杂质清洗干净，其中，所用清洗液为酒精或丙酮溶液；
4）实施观察判定
结构钢锻件为多晶体材料，为方便了解本发明的所述内容，首先说明一下正常晶粒特征，如图2所示，晶粒呈棱角（即晶界）分明的冰糖状特征。下面，继续说明。
待“1#至8#”断口试样清洗完成后，依序一一将断口试样放置在扫描电子显微镜“真空样品室”中的试样平台上，观察其每一断口试样的形貌特征，依序判定其裂纹或断裂形成原因，观察判定如下：
4-1）单一型“形变过烧”
若在扫描电子显微镜下，断口上的晶粒特征不明显，断面晶粒凸凹感不强，其中，有部分呈现自由结晶表面特征，其形貌特征为形变滑动摩擦形成的海滩状花样，断面上还有断口打开时形成的韧窝断裂特征，故此，可判定出该裂纹或断裂的形成原因，系属于单一型“形变过烧”情况；所述单一型“形变过烧”，系指锻件在锻造加热温度为正常工艺温度情况下，仅因“形变量过大、形变速度过快”单一原因，所产生的“过烧”情况，在此，称为单一型“形变过烧”；
如图3所示，系在扫描电子显微镜500x倍数下所观察到的断口试样形貌特征，由此可判定出：该锻件出现的裂纹或断裂，系属于锻造加热温度为正常工艺温度情况下，因“形变量过大、形变速度过快”单一原因，所产生的单一型“形变过烧”情况；
4-2）混合型“形变过烧”
若在扫描电子显微镜下，断口上的晶粒特征明显，且有明显的晶粒凸凹感，另外，晶粒较细小有形变二次重新再结晶和全部呈现自由结晶表面特征，其形貌特征为晶界棱角为圆弧形，晶粒成圆形颗粒，故此，可判定出该裂纹或断裂的形成原因，系属于混合型“形变过烧”情况；所述混合型“形变过烧”，系指锻件在在锻造加热温度“高于”正常工艺温度情况下，因“形变量偏大、形变速度过偏快”和“加热温度偏高”两个共有原因，所产生的“过烧”情况，在此，统称为混合型“形变过烧”；
如图4所示，系在扫描电子显微镜320x倍数下所观察到的断口试样形貌特征，其中，圆形晶粒是由于过烧而产生晶界熔化的表现，也是液相金属自由结晶表面特征，这是判断金属形变过烧熔化的重要依据，故此，可判定出该裂纹或断裂的形成原因，系属于锻造加热温度“高于”正常工艺温度情况下，因“形变量偏大、形变速度偏快”和“加热温度偏高”两个共有原因，所产生的混合型“形变过烧”情况；
说明：在本实施例中，上述“1#至8#”断口试样的检测判定结果，均为“形变过烧”所造成的锻件裂纹或断裂，包括单一型“形变过烧”和混合型“形变过烧”两种情况。
进一步说明：在本实施例之外的一些断口试样形貌特征的检测判定过程中，就其锻件所出现的裂纹或断裂问题，除了有上述“形变过烧”的形成原因以外，还会存在有其它的一些形成原因，如图1所示的在扫描电子显微镜500x倍数下观察到的“温高过烧”形成原因等等。这些其它形成原因造成的锻件裂纹或断裂问题，由于不属于本发明所述检测方法内容，故此，不在一一表述。
5）出具检测报告
依据步骤4）对“1#至8#”断口试样的检测，得出如表1所述的判定结果，如下：
表1“1#至8#”断口试样判定结果明细
重复说明：
a、单一型“形变过烧”。系指锻件在锻造加热温度为正常工艺温度情况下，仅因“形变量过大、形变速度过快”单一原因，所产生的“过烧”情况。
b、混合型“形变过烧”。系指锻件在在锻造加热温度“高于”正常工艺温度情况下，因“形变量偏大、形变速度过偏快”和“加热温度偏高”两个共有原因，所产生的“过烧”情况。
随后，依据表1中的判定结果，出具“1#至8#断口试样”裂纹或断裂的检测报告，至此，一种判定结构钢锻件（1#至8#断口试样）形变过烧的检测方法的实施过程，全部结束。
下面，再举两个实施例，继续说明本发明所述的一种判定结构钢锻件形变过烧的检测方法的实施过程。
实施例1
某企业生产的一批6缸发动机锻造成形的曲轴零件，材料为42crmo，在锻造后已经热处理及机加工且在形成产品后的探伤过程中，发现有20余根曲轴零件在其连杆轴颈表面处有“裂纹”缺陷。该批零件毛坯为合金结构钢，经过锻造成形及“调质、感应淬火”热处理，另经化学成分检测也符合国家标准要求，再者经金相检测：零件表面呈现“感应淬火”热处理后的正常金相组织特征，零件心部呈现“调质”热处理后的正常金相组织特征，另外，低倍热酸蚀试验观察裂纹分布在锻造分模面，且裂纹贯穿整个曲轴轴颈，由于该批零件产生“裂纹”的形成原因难以判定，故此，需采用本发明所述检测方法，予以检测判定。
说明：本实施例“检测判定”，所涉及的主要设备和检测仪器、器物及溶液，如下：
电火花数控线切割机床：型号dk7745,生产厂家——江苏同方数控机床有限公司；液压式万能材料试验机：型号we—30，生产厂家——广州试验仪器厂；超声波清洗器：型号kq-500，生产厂家——昆山市淀山湖检测仪器厂；分析纯无水乙醇溶液：生产厂家——天津市德恩化学试剂有限公司；扫描电子显微镜：型号quanta650feg，生产厂家——美国fei公司。
下面结合图5，说明本发明所述的一种判定结构钢锻件形变过烧的检测方法，步骤如下：
1）收集判定零件
收集一个出现裂纹的“曲轴”零件，该零件为锻造后已经热处理及机加工且在形成产品后的成品件，即在进行最后的成品探伤检测；
2）截取检测试样
依据收集的“曲轴”零件样品所需检测位置，截取缺陷处的断口试样，编号“1#”断口试样；
说明：由于该零件系为有裂纹零件，因此应依据曲轴零件的裂纹缺陷位置，将裂纹处强力打开，截取检测断口试样，即，先用型号dk7745电火花数控线切割机床用于截取有裂纹的样块，再在型号we—30液压式万能材料试验机上把样块沿裂纹压断，形成裂纹断口，并截取断口处的试样，编为“1#”断口试样；
3）清洗检测试样
采用超声波清洗的方法，将截取后的“1#”断口试样上的油污、杂质清洗干净，其中，所用超声波清洗器型号为kq-500，清洗液为分析纯无水乙醇溶液；
4）实施观察判定
待“1#”断口试样清洗完成后，将1#断口试样放置在扫描电子显微镜“真空样品室”中的试样平台上，观察其1#断口试样的形貌特征，并判定其裂纹形成原因，观察判定如下：
经检测观察，在扫描电子显微镜下，断口上的晶粒特征不明显，断面晶粒凸凹感不强，其中，有部分呈现自由结晶表面特征，其形貌特征为形变滑动摩擦形成的海滩状花样，断面上还有断口打开时形成的韧窝断裂特征，故此，可判定出该裂纹或断裂的形成原因，系属于单一型“形变过烧”情况；
说明：该零件的1#断口试样形貌特征，如图5所示，系在扫描电子显微镜1000x倍数下所观察到的，由此可判定出：该零件出现的裂纹，系属于锻造加热温度为正常工艺温度情况下，仅因“形变量过大、形变速度过快”单一原因，所产生的单一型“形变过烧”；另外，所采用的扫描电子显微镜型号为quanta650feg；
5）出具检测报告
依据步骤4）判定结果，出具“曲轴”零件裂纹检测报告，至此，一种判定结构钢锻件（曲轴零件裂纹1#断口试样）形变过烧的检测方法的实施过程，全部结束。
进一步说明：依据上述出具的“曲轴”零件裂纹检测报告，某企业在锻造工艺上进行了改进提升，如减小了一次变形量，增加了变形次数，至此之后，再未发生过“曲轴”零件在机加过程以及探伤过程中出现裂纹的质量事故，且收到了良好的质量提升效果。
实施例2
某企业生产的一批“动力输出轴头”零件，材料为50crva钢，在机加工的过程中发生断裂。该批零件毛坯为合金结构钢，经过锻造成形及“调质”热处理，另经化学成分检测也符合国家标准要求，再者经金相检测：零件呈现“调质”热处理后的正常金相组织特征，断口处也未发现沿晶界分布的氧化特征，由于该批零件发生“断裂”的形成原因难以判定，故此，需采用本发明所述检测方法，故此，予以检测判定。
说明：本实施例“检测判定”，所所涉及的的主要设备和检测仪器、器物及溶液，如下：
金相试样切割机：型号qg-5a，生产厂家—上海金相机械设备有限公司；超声波清洗器：型号kq-500，生产厂家——昆山市淀山湖检测仪器厂；分析纯无水乙醇溶液：生产厂家——天津市德恩化学试剂有限公司；扫描电子显微镜：型号quanta650feg，生产厂家——美国fei公司。
下面结合图6，说明本发明所述的一种判定结构钢锻件形变过烧的检测方法，步骤如下：
1）收集判定零件
收集一个出现断裂的“动力输出轴头”零件，该零件为锻造后的在制件，即在机加工过程中的锻造零件；
2）截取检测试样
依据收集的“动力输出轴头”零件样品所需检测位置，截取缺陷处的断口试样，编为“2#”断口试样；
说明：由于该零件系为已断裂零件，因此可在其断口处用型号qg-5a金相试样切割机直接截取2#断口试样；
3）清洗检测试样
采用超声波清洗的方法，将截取后的“2#”断口试样上的油污、杂质清洗干净，其中，所用超声波清洗器型号为kq-500，清洗液为分析纯无水乙醇溶液；
4）实施观察判定
待“2#”断口试样清洗完成后，将2#断口试样放置在扫描电子显微镜“真空样品室”中的试样平台上，观察其2#断口试样的形貌特征，并判定其断裂形成原因，观察判定如下：
经检测观察，在扫描电子显微镜下，断口上的晶粒特征明显，且有明显的晶粒凸凹感，另外，晶粒较细小有形变二次重新再结晶和全部呈现自由结晶表面特征，其形貌特征为晶界棱角为圆弧形，晶粒成圆形颗粒，故此，可判定出该断裂的形成原因，系属于混合型“形变过烧”情况；
说明：该零件2#断口试样形貌特征，如图6所示，系在扫描电子显微镜1000x倍数下所观察到的，其中，圆形晶粒是由于过烧而产生晶界熔化的表现，也是液相金属自由结晶表面特征，这是判断金属形变过烧熔化的重要依据，由此可判定出：该零件出现的断裂，系属于锻造加热温度“高于”正常工艺温度情况下，因“形变量偏大、形变速度偏快”和“加热温度偏高”两个共有原因，所产生的混合型“形变过烧”；另外，所采用的扫描电子显微镜型号为quanta650feg；
5）出具检测报告
依据步骤4）的判定结果，出具“动力输出轴头”零件断裂检测报告，至此，一种判定结构钢锻件（动力输出轴头零件断裂2#断口试样）形变过烧的检测方法的实施过程，全部结束。
进一步说明：依据上述出具“动力输出轴头”零件断裂检测报告，某企业在锻造工艺和设备上进行了改进提升，如降低了锻造加热温度，减小了一次变形量，增加了变形次数，至此之后，再未发生过“动力输出轴头”零件在加工过程中出现断裂的质量事故，且收到了良好的质量提升效果。
最后，为了公开本发明的目的而在本文具体实施方式中所选用的实施例，当前认为是适宜的，但是应说明的是，本发明旨在包括一切属于本构思和本发明范围内的实施例的所有变化和改进。
本发明未详述部分为现有技术。