金屬材料檢測(cè)中的問題及解決方法探究

孫 洋，陳峰杰

（佳木斯大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，黑龍江 佳木斯 154007）

金屬材料檢測(cè)的分類內(nèi)容與方法都是相當(dāng)豐富的，這也為金屬材料的檢測(cè)工作帶來參考內(nèi)容。結(jié)合金屬材料檢測(cè)中可能存在的各種影響問題因素，必須找到相應(yīng)解決方法，實(shí)現(xiàn)對(duì)金屬產(chǎn)品生產(chǎn)工作的技術(shù)性管控。

1 金屬材料檢測(cè)的基本理論

1.1 金屬材料檢測(cè)的基本分類

金屬材料檢測(cè)的基本分類包括了有色金屬與黑色金屬兩種，其中有色金屬指代具有金屬元素且具有實(shí)用價(jià)值的工農(nóng)行業(yè)金屬制品與產(chǎn)品，該類金屬制品主要為鋼鐵、銅鋁鎂、青銅材料制品等等，它們的強(qiáng)度、硬度更高，且鑄造過程相對(duì)簡(jiǎn)單，它已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于日常金屬生產(chǎn)工作中。

另外是黑色金屬，該類金屬包括了鐵、錳、鉻等等（統(tǒng)稱黑色金屬），其中也包含了各類合金。鋼鐵表面一般都覆蓋了一層Fe3O4，所以它的顏色表現(xiàn)才為黑色。黑色金屬在鋼鐵冶煉中作為主要原材料，在社會(huì)工業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中占據(jù)舉足輕重地位，它的應(yīng)用相當(dāng)廣泛，涉獵各個(gè)應(yīng)用實(shí)踐領(lǐng)域。

1.2 金屬材料檢測(cè)的基本內(nèi)容與方法

在針對(duì)金屬材料進(jìn)行檢測(cè)過程中，起所檢測(cè)所涉獵的范圍一般較廣，其中主要就是有色金屬以及黑色金屬，包括對(duì)設(shè)備中的內(nèi)部組成零部件進(jìn)行檢測(cè)等等。第二是針對(duì)金屬材料的內(nèi)部成分與尺寸等等進(jìn)行檢測(cè)分析，其中包含了各種耐腐蝕強(qiáng)度的有效檢測(cè)，檢測(cè)具體內(nèi)容包括了對(duì)材料與理化內(nèi)容的有效檢測(cè)，再者就是對(duì)成分與元素的測(cè)試分析，判斷其是否為不銹鋼材料等。另外判定金屬材料的主要標(biāo)準(zhǔn)則主要是按照硅、錳、磷、硫、碳等等元素是否存在作為基本標(biāo)準(zhǔn)，如此也能實(shí)現(xiàn)對(duì)金屬材料中某些主要性能標(biāo)準(zhǔn)的有效判定。

在使用檢測(cè)方法過程中，考慮到金屬材料種類過多，所以必須規(guī)范其檢測(cè)范圍，對(duì)金屬材料的主要性能進(jìn)行檢測(cè)，例如對(duì)機(jī)械性能表現(xiàn)進(jìn)行檢測(cè)等等，必要時(shí)還要進(jìn)行壓縮檢測(cè)、彎曲檢測(cè)、拉伸檢測(cè)、沖擊檢測(cè)以及扭轉(zhuǎn)檢測(cè)等等，如此能快速獲得金屬材料的實(shí)際性能信息參數(shù)，整個(gè)檢測(cè)過程相對(duì)容易簡(jiǎn)單，可通過檢測(cè)儀器直接讀取相關(guān)信息數(shù)據(jù)，保證金屬材料的金相性能檢測(cè)表現(xiàn)性能全面，通過金相顯微組織檢測(cè)過程。在對(duì)材料成分進(jìn)行分析過程中，可有效確定金屬材料的主要性能，對(duì)其材料金相組織進(jìn)行分析，包括對(duì)其受金相組成元素與熱處理方法的影響結(jié)果進(jìn)行分析，確保金屬材料能夠表現(xiàn)出它特定的金屬性能[1]。

2 金屬材料檢測(cè)的影響因素分析

在針對(duì)金屬材料進(jìn)行檢測(cè)分析過程中，需要對(duì)整個(gè)過程中的不同影響因素進(jìn)行分析，其中直接影響最終檢測(cè)結(jié)果精確度與準(zhǔn)確度的主要因素是環(huán)境影響因素以及原材料影響因素兩項(xiàng)，下文將作出逐一解讀。

2.1 環(huán)境影響因素分析

在金屬材料檢測(cè)過程中，必須分析環(huán)境影響因素，因?yàn)樗怯绊懡饘俨牧蠙z測(cè)的最主要影響因素。在普通環(huán)境中，包括溫度、水分、氧氣以及酸堿度變化等等內(nèi)容都會(huì)影響到最終檢測(cè)結(jié)果。考慮到檢測(cè)過程中涉及大量化學(xué)反應(yīng)過程，因此必須對(duì)環(huán)境因素與檢測(cè)過程所發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行分析。雖然上述內(nèi)容針對(duì)金屬材質(zhì)所引發(fā)的變化是極其細(xì)微的，但它可能會(huì)導(dǎo)致檢測(cè)結(jié)果大相徑庭。相比之下，環(huán)境變化所造成的檢測(cè)過程難度也會(huì)隨之陡增，嚴(yán)重時(shí)直接影響到檢測(cè)結(jié)果。因此在整個(gè)檢測(cè)過程中，必須對(duì)環(huán)境因素控制內(nèi)容進(jìn)行分析，這也是金屬材料檢測(cè)的重難點(diǎn)所在。檢測(cè)人員索要做的就是反復(fù)驗(yàn)證變化，發(fā)現(xiàn)可能影響到環(huán)境因素檢測(cè)結(jié)果的各類主要問題，例如實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)環(huán)境不夠具體或?qū)I(yè)等等，它們都會(huì)嚴(yán)重影響到具體的檢測(cè)工作過程，所以在檢測(cè)過程中絕對(duì)不能忽視環(huán)境問題[2]。

2.2 原材料影響因素分析

原材料對(duì)金屬檢測(cè)過程影響很大，它主要表現(xiàn)在原材料的尺寸、形狀以及表面平整度等等方面。在一般檢測(cè)過程中，主要分析金屬材料本身的實(shí)際形狀，看其屈服度是否已經(jīng)發(fā)生變化影響，例如它是否已經(jīng)影響到了金屬尺寸、表面、形狀、平整度等等方面。在檢測(cè)過程中，需要對(duì)金屬材料的具體形狀與實(shí)際屈服度進(jìn)行分析。就以金屬的尺寸影響為例，需要結(jié)合屈服度所產(chǎn)生影響展開分析，了解金屬尺寸影響，將金屬樣品材料的相應(yīng)縮短，對(duì)其中的抗拉伸強(qiáng)度與斷面收縮率進(jìn)行相應(yīng)分析與增加，保證金屬抗拉伸強(qiáng)度與斷面收縮率變化趨勢(shì)呈現(xiàn)反比關(guān)系。在針對(duì)金屬材料表面粗糙度進(jìn)行檢測(cè)過程中，必須首先分析金屬材料的良好可塑性，并針對(duì)表面粗糙度對(duì)材料的屈服點(diǎn)產(chǎn)生影響進(jìn)行分析。如果金屬材料本身可塑性表現(xiàn)不強(qiáng)，則需要在都對(duì)其金屬斷后伸長(zhǎng)率與非比例拉伸力進(jìn)行深度分析，了解二者之間相互影響變化[3]。

3 金屬材料檢測(cè)問題的檢測(cè)注意事項(xiàng)與檢測(cè)質(zhì)量提升途徑

3.1 金屬材料檢測(cè)問題的檢測(cè)注意事項(xiàng)

針對(duì)金屬材料的檢測(cè)工作內(nèi)容包含多個(gè)方面，其中就包括了硬度檢測(cè)以及拉伸檢測(cè)兩點(diǎn)。檢測(cè)人員會(huì)主要根據(jù)檢測(cè)結(jié)果來明確金屬材料的基本性能，并通過基本性能進(jìn)一步分析其實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用可行性，確保在實(shí)際檢測(cè)過程中檢測(cè)到位，迎合實(shí)際檢測(cè)過程，實(shí)現(xiàn)對(duì)金屬材料中不同環(huán)節(jié)的嚴(yán)格控制。在硬度檢測(cè)過程中，需要對(duì)金屬材料的可塑性進(jìn)行檢測(cè)，例如檢測(cè)最多的就是壓痕測(cè)試。在實(shí)際的壓痕檢測(cè)過程中，需要保障金屬檢測(cè)壓力到位，即它的金屬材料受力面必須保證受力做到受力均勻，同時(shí)確保金屬檢測(cè)壓力與檢測(cè)熱度都能均勻一致，避免出現(xiàn)檢測(cè)結(jié)果偏差。另外，在檢測(cè)過程中必須保證檢測(cè)控制面板與檢測(cè)控制面板的平穩(wěn)有效距離，有效規(guī)避距離過近或者過遠(yuǎn)而所導(dǎo)致的檢測(cè)結(jié)果受影響情況。再者就是拉伸度檢測(cè)，因?yàn)椴煌饘俨牧纤哂械奶匦允遣煌?，所以具體的拉伸度表現(xiàn)也相對(duì)不一，它的彈性或反彈性反應(yīng)會(huì)在正常室溫情況下產(chǎn)生相互作用關(guān)系，所以必須合理控制夾具的夾取位置，避免出現(xiàn)材料變形情況。在控制檢測(cè)過程中還要注重對(duì)檢測(cè)拉伸力的不斷增加，增加到檢測(cè)出金屬材料的基本性能為止。

3.2 金屬材料檢測(cè)問題的檢測(cè)質(zhì)量提升途徑

在金屬材料檢測(cè)問題方面需要注意一點(diǎn)，即要做好檢測(cè)環(huán)節(jié)的質(zhì)量控制問題，由于金屬檢測(cè)過程中所涉及技術(shù)細(xì)節(jié)過多，因此必須加強(qiáng)對(duì)哥哥環(huán)節(jié)的有效控制，時(shí)刻保障檢測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確性，其中最為重要的一點(diǎn)就是對(duì)檢測(cè)環(huán)節(jié)中的溫濕度進(jìn)行合理控制，因?yàn)闇貪穸戎苯記Q定了金屬檢測(cè)精度。相比之下，在檢測(cè)過程中還要合理控制好五大元素（錳、硅、磷、硫、磷），做到檢測(cè)操作正確無失誤。舉個(gè)例子，在進(jìn)行金屬夾取過程中，必須合理控制力度，避免出現(xiàn)用力過大或不足問題，這些都可能直接導(dǎo)致金屬出現(xiàn)變形或掉落問題。所以在實(shí)施拉伸試驗(yàn)過程中，必須對(duì)檢測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確性進(jìn)行分析，了解檢測(cè)影響，特別是要避免金屬熱脹冷縮影響。實(shí)際上，它需要金屬檢測(cè)工作人員對(duì)所檢測(cè)金屬內(nèi)容有充分細(xì)致的了解與分析，明確金屬的拉伸速度與方向，由此合理規(guī)避速度或方向影響因素，提升檢測(cè)結(jié)果[4]。

4 金屬材料韌脆轉(zhuǎn)變溫度檢測(cè)簡(jiǎn)析

在探究金屬材料韌脆轉(zhuǎn)變溫度檢測(cè)過程中會(huì)遇到某些問題，必須思考相應(yīng)解決方法，確保檢測(cè)過程根據(jù)實(shí)際情況靈活變化。下文就簡(jiǎn)單分析了金屬材料韌脆轉(zhuǎn)變溫度檢測(cè)過程中所存在某些問題[5]。

4.1 金屬材料韌脆轉(zhuǎn)變溫度數(shù)值修約問題分析

在金屬材料韌脆轉(zhuǎn)變溫度數(shù)值修約過程中必須分兩種情況進(jìn)行考慮，首先通過量具測(cè)量計(jì)算獲得數(shù)值結(jié)果，并將測(cè)量計(jì)算獲得數(shù)值結(jié)果精確到1%，并對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行肉眼觀察，為隨后的T50%FAT檢測(cè)過程提供斷面率計(jì)算問題規(guī)范化問題，并對(duì)剪切斷面率、溫度曲線過渡區(qū)域等等進(jìn)行分析，通過肉眼估算檢測(cè)準(zhǔn)確性，明確剪切斷面率以及溫度曲線走勢(shì)指標(biāo)，評(píng)價(jià)最終試驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果[6]。

4.2 金屬材料韌脆轉(zhuǎn)變?cè)嚇臃峙鋯栴}分析

對(duì)金屬材料韌脆轉(zhuǎn)變溫度中的韌脆特性進(jìn)行分析（不同溫度區(qū)間），需要了解不同材料在不同溫度區(qū)間的韌脆特性，該過程中需要對(duì)金屬材料的剪切斷面率、溫度曲線等等內(nèi)容進(jìn)行分析與相關(guān)數(shù)據(jù)補(bǔ)充完善，通過擬合曲線來獲得任意溫度下的剪切斷面率，如此操作能夠獲得一條完整且表現(xiàn)明顯的剪切斷面率—溫度曲線。不過也要分析金屬韌脆區(qū)域中的T50%FAT轉(zhuǎn)變溫度指標(biāo)，可根據(jù)實(shí)際狀況進(jìn)行實(shí)際處理，按照上述檢測(cè)方法保證所檢測(cè)試件質(zhì)量到位，盡量減少分散性帶可能對(duì)金屬材料帶來的不利影響。一般來說，針對(duì)金屬材料韌脆轉(zhuǎn)變?cè)嚇拥臋z測(cè)原則應(yīng)該如下：第一要盡量滿足試樣分配指標(biāo)，即過渡區(qū)域具有至少40%～至多60%的剪切斷面率，以及至少60%～80%的試樣檢測(cè)轉(zhuǎn)折區(qū)域。當(dāng)然，金屬材料在不同溫度檢測(cè)區(qū)域其韌脆變化趨勢(shì)也會(huì)有所不同，甚至出現(xiàn)較大差別，這會(huì)直接導(dǎo)致試樣數(shù)量嚴(yán)重受限，導(dǎo)致最終獲得的檢測(cè)曲線美觀度不足，檢測(cè)目的無法達(dá)到。為了解決這一問題，需要進(jìn)一步參考T50%FAT檢測(cè)最終擬合出標(biāo)準(zhǔn)曲線，在保證有限的試驗(yàn)條件下獲得盡可能貼近實(shí)際的檢測(cè)結(jié)果[7]。最后在組織變化方面，需要對(duì)金屬材料內(nèi)部組織穩(wěn)定性進(jìn)行分析，始終保證韌脆轉(zhuǎn)變溫度恒定。就實(shí)際情況而言，還需要考慮金屬材料所處環(huán)境溫度變化，時(shí)刻觀察材料內(nèi)部組織變化情況，例如在馬氏體鋼淬火過程中對(duì)其溫度轉(zhuǎn)變進(jìn)行合理分析把握等等。

5 總結(jié)

針對(duì)不同特性金屬材料的檢測(cè)方法也不同，在保證合理控制各種影響因素的同時(shí)對(duì)金屬材料進(jìn)行分類，明確檢測(cè)內(nèi)容與方法，借助正確的檢測(cè)步驟與專業(yè)的檢測(cè)設(shè)備對(duì)檢測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確性與真實(shí)性進(jìn)行分析，進(jìn)而提升金屬材料檢測(cè)整體品質(zhì)。