零件在制作过程中进行磁粉探伤检测时，发现部分产品侧面中心局部区域有黑色磁痕线形成，疑似存在裂纹。该试样为60Si2CrVA圆钢，制作工艺为：下料→锻造→退火→机加工→淬火→喷砂→探伤检查→表面处理→入库。为了弄清黑线部位是否为裂纹，进行了相关检验分析。
1.宏观观察
试样宏观形貌见图1，图中标明A处为探伤存在黑线部位，与之对称的B处探伤则无明显缺陷。黑线部位为锻压弯折成形。图2为探伤黑线实物形貌。
图1 试样宏观形貌 |
图2 磁粉探伤黑线 |
2.低倍检验
试样热酸浸蚀后低倍观察，黑色磁痕线部位未观察到裂纹，但存在黑色线状低倍偏析，偏析线的位置正好与探伤时的黑色磁痕线部位相对应，见图3。
图3 偏析带低倍形貌 |
3.光学显微分析
分别在偏析缺陷部位截取纵向，横向金相试样，磨制抛光观察，钢中夹杂物为DS1.5，B0.5，A1.5，见图4~6。
图4 单颗球状夹杂物 | 图5 氧化物夹杂 |
图6硫化物夹杂 | 图7 偏析带 |
图8 偏析组织放大 | 图9 正常部位组织 |
抛光面经试剂浸蚀后观察，可见基体组织为珠光体+铁素体，黑色线状区域为偏析带，该部位组织为铁素体+珠光体，见图7、图8，正常部位组织见图9。
3.扫描电镜及能谱仪分析
电镜下偏析带低倍形貌见图10，不同倍数放大见图11、图12，亦可见偏析带铁素体较多，形成带状，无裂纹存在。正常部位组织见图13，珠光体含量较多，少量的铁素体成无序排列。偏析带能谱分析见图14，正常部位能谱分析见图15，可见正常部位C含量高于偏析部位（能谱仪无法准确定量测定C元素，但可比较相对含量）。
图10 偏析低倍形貌 | 图11 偏析部位组织放大 |
图12 偏析部位组织放大 | 图13 正常部位组织放大 |
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图14 偏析部位能谱
图15 正常部位能谱
4.讨论
磁粉探伤检测时，发现部分产品有黑色磁痕线，疑似存在裂纹。低倍检验时在探伤疑似裂纹部位发现存在偏析线，但光学显微分析及扫描电镜分析均未在偏析部位观察大裂纹存在。偏析部位放大观察，偏西带上组织为铁素体＋少量珠光体，而正常部位组织为珠光体＋少量铁素体。因此，根据铁碳合金相图推测，偏析带上C含量低于正常部位。能谱微区成分分析证实了这一点。钢中夹杂物在正常范围。
根据由磁粉检测原理，当工件被磁化时，若工件表面及近表面存在两种磁导率不同的介质时，就会在磁导率变化的部位发生磁感应线畸变，从而吸附检测过程中施加的磁粉，形成磁痕。而珠光体与铁素体的磁导率不一样，所以磁粉探伤时在偏析带部位显示出条状磁痕，但该部位不存在裂纹，是非相关显示。有文献认为，对于按技术条件检验合格的原材料，其零件出现的偏析现象不会成为疲劳裂纹优先萌生的条件，即偏析区与正常区在零件受力中的行为没有明显差别，且不会降低曲轴的疲劳强度。
至于钢中负偏析形成原因，则是在连铸时工艺参数不完善造成，一般说来，电磁搅拌强度越高，搅拌时间越长，所引起的负偏析越严重。因此，为了减轻负偏析，要选择合适的电磁搅拌强度和搅拌时间。
5.结论
1）磁粉探伤时的磁痕线是由于钢中存在负偏析引起的，钢中不存在裂纹；
2）零件中的负偏析不会降低其疲劳强度；
3）可以通过连铸时选择合适的电磁搅拌强度和搅拌时间来避免磁粉探伤时此类非相关显示的出现。
