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蕴蓄堆积检测体味和彼此进修调换是普及金相检测才能的独一路子!金属常
发布时间:2021-01-20 18:03:00 来源:未知

  金属材料的品质决定着产品质量的优劣, 近年来, 由于人们对金属材料性能要求的不断提高, 合金的种类也越来越多。一般情况下需要多种检测手段来评定材料的基本性能, 但同种材料应用于不同领域时所关注的侧重点也不同, 这无疑给材料检测增加了一定的难度。为保证试验结果的准确性, 本文对影响检测结果的因素进行分析, 收集整理检测中遇到的常见问题并提出解决办法。

  由于金属材料种类多、应用广, 因此其性能检测方法也多种多样, 最常见的是直接检测材料的机械性能, 主要通过拉伸试验、压缩试验、弯曲试验、剪切试验、扭转试验、冲击试验和硬度检测等直接获得材料的性能参数。这种检测方式的优点是试验简单, 可通过仪器设备直接获取相关数值, 人为误差较小, 缺点是该类试验无法确定造成性能差异的原因。

  金属材料的组成元素及热处理方式决定材料的金相组织, 金相组织决定材料的基本性能, 所以在产品选材及新材料研发工作中, 还需依靠材料成分分析、金相显微组织检测等方法从根本上确定材料的基本性能。

  金属材料在不同环境条件下表现出的性能差异是非常明显的, 因此应尽量按照标准中的环境要求完成试验, 特殊环境下, 应在检测报告中详细注明环境条件。大多数材料的强度随温度的升高而降低, 不同温度下材料的疲劳性能也随之改变, 而且材料在高温中长期静载荷作用下存在着蠕变现象, 温度愈高, 在一定应力下, 材料的蠕变变形就越快, 破坏所需要的时间就越短[1], 反之, 温度愈低, 材料脆性增加。除此之外, 温度对金属材料形位公差也有一定影响, 金属材料基本遵循热胀冷缩原则, 故在测量试件前, 应确保环境温度、设备温度、试样温度三者统一, 无特殊条件应按照GB/T 19582004《产品几何量技术规范 (GPS) 形状和位置公差检测规定》中要求的标准温度20℃进行检测。

  金属材料经机加工或热处理后表现出的性能与原始状态有所不同, 例如, 具有轧制方向的3A21铝材测量抗拉强度时, 横向取样与纵向取样测量的结果会相差约10%;T6状态下的6063铝合金布氏硬度约为70HBW, 而未强化过的6063铝合金布氏硬度约为28HBW。除此之外, 还需确认待测试样在之前是否做过其他试验, 一些试验会给金属材料造成永久性的损伤。因此在检测材料性能之前, 一定要确定试品状态, 避免做出错误的检测结论。

  一般来讲, 检测设备在投入使用后都需要进行定期的维护保养, 以确保设备状态完好, 在实际工作中, 因设备状态不佳导致检测结果失准的事例非常多, 例如, 未按期进行维护保养的盐雾试验箱内沉积较多氯化钠颗粒, 这些颗粒不仅会影响溶液浓度, 还会堵塞喷头, 导致喷雾不均匀;布洛维硬度计中缓冲油的多少会影响试验力的加载时间, GB/T 230.12009《金属材料洛氏硬度试验第一部分:试验方法 (A、B、C、D、E、F、G、H、K、N、T标尺) 》中明确规定了试验力的加载时间应不小于1s且不大于8s, 过长或过短的加载时间都会对最终的检测结果造成影响, 因此, 保证良好的设备状态是材料检测中的重要环节。

  由检测人员个人因素对试验结果造成的误差叫做人为误差, 它主要体现在两方面: (1) 检定理论以及检定方法的不同、使用中的错误, 或没能因地制宜、墨守成规、没有经验造成的人为误差; (2) 对测量仪器检查的不够彻底或不符合规范, 人员的专业素质也不够健全[2]。实际检测工作中, 由于检测人员专业知识的缺乏及不认真的工作态度造成的误差要多于仪器设备造成的误差, 提高检测人员技术水平和职业操守可有效减小人为误差带来的影响。

  金属材料在成为产品之前往往会经历多种加工手段, 这在一定程度上影响了材料本身的性能, 所以这类产品的力学性能一般是在成为产品后进行检测的, 试验方法需根据产品实际情况有所改变。

  薄板类试样做拉伸试验只能使用如图1所示的通用夹具夹持试样, 但由于试样过薄, 夹头处的凸起无法深入材料有效夹紧试样, 导致拉伸试验过程中试样无法拉断直至最后滑出夹头。为避免试样滑出, 增加试样与夹头间的摩擦力, 一般会用棉布或橡胶条在试样两端拉紧缠2圈~3圈, 夹持时, 保证夹头处的凸起嵌入棉布或橡胶条中, 再次拉伸时, 试样便不会从夹头处滑脱。

  万能材料试验机通过载荷传感器对试样所受载荷进行测量, 试验一般设置恒定速度, 且结果输出一般为载荷位移曲线, 仅考虑最大荷重情况下, 试验结果准确, 但从研发角度考虑, 验证材料在各个变形量时所受到的载荷大小时, 那么该结果便存在较大差异, 这种差异主要体现在压缩试验上, 对拉伸试验影响较小。这是因为, 一般材料在承受压应力时的形变量要小于拉应力时的形变量, 设备无法按照设定的速度去进行试验, 实际横梁运动速度要小于设定速度v0, 对于没有配备光栅传感器的试验机来说, 此时无法及时捕捉材料真实的变形情况, 试验曲线中输出的位移数据仅为试验设定的速度v0与试验时间t乘积的结果, 所以得出的曲线结果除最大荷重准确外, 并无实际意义, 此种情况可通过安装光栅传感器来解决, 无光栅传感器的设备建议选择输出载荷时间曲线或者尽量选择拉伸试验来代替压缩试验。

  金属材料的硬度有多种测量方法, 其中实验室使用较多的是布氏硬度和维氏硬度, 硬度值是通过测量试验件的压痕直径得出相应结果, 读数显微镜用于测定直径的长度值, 从而从参照表中查询到相应的硬度值得出结果[3]。影响测量压痕长度的原因有很多, 例如试验面与支撑面倾斜角度、试样表面粗糙度、试验力的选择等。其中, 试样表面越粗糙, 压痕轮廓越不清晰, 结果误差越大, 图2为线切割后铝材测量布氏硬度的压痕, 压痕边缘较为模糊, 这种情况一般可以直接使用砂纸打磨, 打磨后试样压痕轮廓如图3所示, 边缘较为清晰。对于布氏硬度, 测量前应预测材料硬度, 选择合适的试验力及压头直径, 确保压痕直径d在0.24Dd0.6D内 (D为压头直径) , 超出范围视为无效, 维氏硬度同理。洛氏硬度应用较多的是标尺A、标尺B和标尺C, 这三种标尺分别用于测量不同硬度的材料, 其中标尺C测量范围一般在20HRC~67HRC之间, 对于未知硬度的金属材料测量洛氏硬度时一般选用标尺C, 若测量结果高于此范围, 可选用标尺A测量, 低于此范围选择标尺B测量。

  金属材料成分一般通过火花直读光谱仪进行测量, 光谱仪检测分析可以更好地检测出有色金属材料的化学成分构成, 并能够对有色金属材料的性能进行有效分析, 从而更好地满足实际需要[4]。导致检测结果不准的常见原因主要有氩气不纯或钢瓶压力过低、火花室长期未清理、激发电极混用、控样数据重复性低、试样待测面脏污和测量方法错误等。环境温湿度对设备精度有所影响, 但主要因素为人为误差, 因此保证设备状态完好, 定期对设备维护保养和提高检测人员技术水平和工作态度才能保证检测结果的准确性。

  金相分析过程中常见的问题主要分为制样中的问题、腐蚀中的问题和组织鉴别中的问题。制样时, 由于试样受力不均、砂纸及抛光布型号选择不当等原因会导致试样表面不平、划痕和拖尾等现象, 在较软的材料上尤为明显。影响腐蚀效果的主要因素有腐蚀方式、腐蚀时间、环境温度等, 腐蚀效果的好坏直接影响到后续组织的观察及判断。材料的组织主要通过检测人员进行判断, 必要时需要对微区组织成分及硬度检测, 通过综合分析对材料组织作出分析。总体来讲, 人员专业知识及技术水平对金相检测有比较明显的影响, 积累检测经验和相互学习交流是提高金相检测能力的唯一途径。

  金属材料的品质决定产品质量, 优质产品必然由合格的材料加工而成, 因此材料的检测工作变得尤为重要。金属材料及检测方法种类繁多, 检测中出现的问题更多, 对于检测人员而言, 要充分了解设备的工作原理, 选择合适的检测方法, 记录每一次出现的问题并积极寻求解决方式, 积累工作经验, 只有这样才能得到准确且有价值的检测数据, 为生产及新材料开发提供有力支持。

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