汽車車輛或風電機組高強度螺栓是最重要的連接件之一。由于高強度螺栓在技術上有一系列特點：高強度、高精度等級；服務條件嚴酷，它將隨主機一起常年經受酷暑嚴寒和極端溫差的考驗，承受高溫、低溫的侵蝕；功率高，交變載荷大、震動、腐蝕和超載等特質；除受到軸向預緊拉伸載荷的作用外，還會在工作中受到附加的拉伸交變載荷、橫向剪切交變載荷或由此復合而成的彎曲載荷的作用，有時還受到沖擊載荷；附加的橫向交變載荷會引起螺栓的松動，軸向交變載荷會引起螺栓的疲勞斷裂;而在環(huán)境介質的作用下，軸向拉伸載荷會引起螺栓的延遲斷裂，以及高溫條件下引起螺栓的蠕變等。

近年來，隨著我國汽車工業(yè)和風電行業(yè)的快速發(fā)展，對汽車和風電機組質量的要求也不斷提高，汽車工業(yè)和風電行業(yè)對高強度螺栓等零部件的要求逐漸加嚴。在高強度螺栓制造的成品表面檢驗中，引入更加嚴格、更加精確、直觀的“磁粉探傷”方法，由此更容易暴露出高強度螺栓表面和近表面存在的各種磁痕缺陷。但是，對成品檢驗中存在的磁痕種類區(qū)分，是很有必要的。

1、磁痕的形貌

磁粉探傷檢測又稱 MT或 MPT（Magnetic Particie testing）,適用于鋼鐵材料等磁性材料的表面附近進行探傷的檢測方法。此方法利用鐵受磁石吸引的原理，檢測過程中使被檢測件受到磁力的作用，磁化后的鐵磁性材料內部有磁力線傳播，當螺栓表面與磁力線成一定夾角的缺陷存在時，缺陷處導磁率與基體材料不同，在缺陷處形成漏磁場，將散布在磁化材料表面的磁粉吸住，形成肉眼可見的磁痕，從而顯示出缺陷的位置和形狀。

2、磁痕的形成原因

隨著磁粉探傷的方法的引入，在高強度螺栓表面及近表面上存在的裂紋、劃痕、發(fā)紋等缺陷很容易顯示出來。有時，受到探傷電流選擇過大等因素影響，高強度螺栓中顯微成分偏析（如帶狀組織等）也能反映出來。這些缺陷的形成因素很多，有的是鋼材冶煉過程中產生，如發(fā)紋、成分偏析、帶狀組織、魏氏組織等，有的是在鋼材加工或螺栓溫鐓、熱處理、車削過程中產生，如裂縫、劃傷等。

由于磁痕的形成原因的多樣性，在磁粉探傷中，對探傷過程中出現(xiàn)的磁痕必須進行綜合分析，不能單憑形狀就簡單判斷磁痕的類別。即要考慮加工方法的影響，更要注意觀察磁痕周邊的形態(tài)和趨勢等因素，才能做出正確的判斷。只有在區(qū)分高強度螺栓磁粉探傷中出現(xiàn)的缺陷類別基礎上，才能有針對性地分析不同缺陷的產生原因。
更重要的是，應該進一步探討磁粉探傷中出現(xiàn)的各種缺陷對高強度螺栓使用過程的影響，研究對策以防止類似事故發(fā)生。

3、磁痕的分類及影響

3.1 裂紋類磁痕

裂紋類磁痕大多是在高強度螺栓加工過程或使用過程中產生的。按照高強度螺栓不同形狀，加工工藝，各類裂紋類磁痕分為以下幾類。

① 溫鐓工藝不當。如加熱不當、操作不正確，終鍛溫度太低、冷卻速度太快、尺寸凹凸及折疊處有明顯的溝狀等原因產生裂紋。

② 熱處理不當。如加熱溫度過高、或冷卻速度過于激烈，由熱應力和組織應力疊加引起裂紋。

③高強度螺栓表面在磨削加工過程中，由于所選用的磨削工藝不當，磨削量過大、磨削速度過快引起表面過熱或過冷，砂輪不平及砂輪不鋒利等形成的裂紋。

3.2 發(fā)紋類磁痕

發(fā)紋是由于鋼中的非金屬夾雜物和氣體所形成。在冶煉時，有害雜質元素雖經凈化，但卻難以徹底消除；加之鑄造過程中又有一部分氣體和外來的非金屬夾雜物混入鋼水中，當鋼水凝固時，它們未能浮出而被封閉在鋼錠（坯）內，在后續(xù)的軋制成型時，非金屬夾雜物就沿著壓延方向拉長，有的被破碎、有的形成條狀或鏈狀、片狀分布于成材的軸線方向上。

在冷鐓過程中，部分暴露于螺栓的表面、或部分隱藏于皮下，經磁粉探傷或熱冷酸浸蝕就形成肉眼可見的發(fā)紋。實際生產中，(文章由江蘇泰強不銹鋼螺絲廠整理編輯)，大量出現(xiàn)由于原材料內部存在大顆粒夾渣或氣孔等缺陷，導致高強度螺栓在磁粉探傷時磁痕超標的現(xiàn)象。

有資料認為，由于發(fā)紋的深度較淺，一般不超過0.15mm，在它的周圍不會造成應力集中現(xiàn)象，它和原材料基體金屬開裂的裂縫有本質上的不同。后者不論長度、深度、分布都較前者嚴重的多，而發(fā)紋對高強度螺栓的使用危害性卻遠遠小于裂紋。故應將兩者加以區(qū)別，分別對待，切不可將發(fā)紋當作裂紋等同處理。

目前，是否存在對磁粉探傷中出現(xiàn)的發(fā)紋要求過嚴的傾向，還需要對成品高強度螺栓做大量的耐久性試驗才能斷定。也有認為，高強度螺栓磁粉探傷發(fā)現(xiàn)的由夾雜物引起的單獨分布的綜向磁痕對高強度螺栓的疲勞壽命沒有影響。

3.3 成分偏析類磁痕

成分偏析是由于鋼水中的合金元素在結晶過程中來不及擴散，造成的成分分布不均，產生成分偏析，這類顯微組織在磁粉探傷過程中，也可以顯現(xiàn)出來。高強度螺栓的成分偏析類缺陷是帶狀組織。由于高強度螺栓在服役過程中，主要受到壓應力的影響，與非金屬夾雜物形成的發(fā)紋比較，成分偏析類磁痕的影響更小，對高強度螺栓的疲勞壽命幾乎沒有影響。資料表明，這類磁痕不會明顯降低縱向的拉伸、疲勞斷裂等性能。因此，成分偏析類磁痕可認為不會影響高強度螺栓的使用壽命。（此處不進行討論）

4、磁痕的改善方法

4.1 裂紋類磁痕

裂紋類磁痕在鋼材加工或高強度螺栓溫鐓、熱處理、車削等過程中產生。在對原材料進行表面探傷，保證表面質量達到標準的前提下，高強度螺栓可以通過改進模具設計，合理分料，并保證高強度螺栓始鍛溫度、終鍛溫度，嚴格按鍛造工藝執(zhí)行等措施，來減少高強度螺栓表面裂紋類磁痕的出現(xiàn)概率。

4.2 發(fā)紋類磁痕

發(fā)紋類磁痕通常應在冶煉工藝中解決，改善鑄造過程的結晶狀態(tài)及增加加工過程的壓縮比，此是改進由于鋼中氣體產生發(fā)紋類磁痕的有效措施之一。

加工高強度螺栓過程中，加大六角頭壓縮比或采用“鐓拔”工藝，也能將非金屬夾雜物變成更加細小的顆粒并使之分布均勻，從而減小由夾雜物形成的發(fā)紋類磁痕在高強度螺栓上產生的影響。

5. 結語

①隨著磁粉探傷方法的引入，在高強度螺栓表面或近表面上存在的裂紋、劃傷、發(fā)紋，甚至成分偏析等缺陷很容易顯示出來。區(qū)別高強度螺栓磁粉探傷中出現(xiàn)的缺陷類別，分析不同缺陷的產生原因很有必要。

②根據(jù)磁痕類型不同，采用具有針對性的加工工藝措施，或采用磨光料制造螺栓，可以大大減少高強度螺栓磁痕廢品的產生。

③裂紋類磁痕大多是在螺栓冷鐓或溫鐓、熱處理淬火中產生，主要由非金屬夾雜物或低倍缺陷造成；發(fā)紋類磁痕及成分類磁痕是在冶煉過程中產生。裂紋類磁痕及發(fā)紋類磁痕應小于0.10mm，而成分偏析類磁痕一般不會影響高強度螺栓的疲勞極限。

④應制定科學合理的高強度螺栓成品磁粉探傷驗收標準，在保證高強度螺栓成品達到整車或整機的質量要求的前提下，減少因要求過嚴造成的成品廢品。