金屬材料檢測常見問題及策略探析

李 艷，傅俊超

（西安航空制動科技有限公司，陜西 興平 713106）

金屬材料作為一種特殊的材料類型，其可以被應(yīng)用于生產(chǎn)領(lǐng)域，通過金屬加工能夠形成各種的金屬制品，用于生產(chǎn)生活的方方面面。在金屬材料的檢測方面，檢測精度常常會受到環(huán)境、人員、設(shè)備等因素的影響，檢測質(zhì)量難以保障。在當(dāng)前人們越來越關(guān)注金屬材料檢測的過程中，金屬材料檢測也依舊存在著諸多方面的問題，因此，相關(guān)企業(yè)要針對材料檢測方面存在的這些問題，采取必要的控制措施，保障檢測的有效性，根據(jù)檢測結(jié)果來進(jìn)行材料的科學(xué)應(yīng)用，發(fā)揮金屬材料的價(jià)值。

1 金屬材料檢測的意義

1.1 有效控制金屬材料質(zhì)量，提高金屬產(chǎn)品制造質(zhì)量

近年來，各種不同類型的金屬材料都可以被應(yīng)用于金屬產(chǎn)品的生產(chǎn)過程中，每種金屬產(chǎn)品對于金屬材料的質(zhì)量、性能都有著不同的要求，只有保障了金屬產(chǎn)品制造過程中金屬材料使用的正確性，才能夠最大程度上滿足使用需求。對一些金屬產(chǎn)品而言，在制造過程中需使用硬度較好的金屬材料，而有些金屬產(chǎn)品需使用延展性較好的材料。因此，針對這些情況，相關(guān)的生產(chǎn)廠家在使用金屬材料之前，必須嚴(yán)格開展相應(yīng)的材料檢測，通過檢測來掌握金屬材料的質(zhì)量與性能，從而提高金屬產(chǎn)品的質(zhì)量。在當(dāng)前的材料市場，充斥著各種的假冒偽劣產(chǎn)品，一些材料供應(yīng)商為了經(jīng)濟(jì)利益，常常會存在以次充好的情況，再加上金屬材料的特殊性，其質(zhì)量與性能無法通過肉眼來識別，只有根據(jù)檢測技術(shù)與設(shè)備，才能夠全面獲得金屬材料的各方面性能參數(shù)。

1.2 預(yù)防金屬材料采購過程中的腐敗，建立社會優(yōu)質(zhì)誠信體系

在很多的工程建設(shè)、產(chǎn)品生產(chǎn)過程中，常常都需要使用金屬材料，而金屬材料的成本支出很大。比如，以橋梁工程為例，在工程建設(shè)的過程中，對于金屬材料的需求較大，只有保障了金屬材料的科學(xué)選擇與應(yīng)用，才能夠發(fā)揮金屬構(gòu)件在整個(gè)橋梁結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性方面的作用，基于金屬材料對工程質(zhì)量的重要性，所使用的金屬材料必須要滿足工程材料的使用標(biāo)準(zhǔn)。在一些橋梁工程項(xiàng)目的實(shí)施過程中，部分采購人員在金屬材料的采購過程中常常存在貪腐行為，而對金屬材料的檢測可以從源頭上抑制材料采購過程中的貪污腐敗，保障材料采購與使用的規(guī)范性。

2 金屬材料檢測項(xiàng)目

2.1 物理性能

2.1.1 密度

在金屬材料物理性能的檢測方面，密度是一個(gè)重要的阿靜側(cè)指標(biāo)。在一些金屬材料的應(yīng)用過程中，對于材料密度有著嚴(yán)格的要求，如果在金屬材料的密度檢測過程中，所獲得的檢測結(jié)果難以滿足材料使用的要求，此金屬材料將不可被應(yīng)用，還需要進(jìn)行其他金屬材料密度的檢測，直到其密度達(dá)到使用的要求方可結(jié)束密度檢測。

2.1.2 熔點(diǎn)

熔點(diǎn)也是金屬材料檢測與使用中需關(guān)注的一個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)。一般情況下，金屬的熔點(diǎn)主要指的是金屬材料由固態(tài)狀態(tài)向液態(tài)狀態(tài)轉(zhuǎn)變時(shí)的溫度。通過對金屬材料熔點(diǎn)的檢測，能夠?yàn)閷?shí)際的生產(chǎn)提供切實(shí)的指導(dǎo)，比如，熔點(diǎn)對金屬的熱加工、材料高溫性能等都有著直接的影響[1]。在一些金屬材料的使用方面，需結(jié)合熔點(diǎn)檢測結(jié)果，保障金屬產(chǎn)品良好的耐熱性、膨脹性。

2.1.3 導(dǎo)電性

金屬材料的導(dǎo)電性與金屬產(chǎn)品的安全性有一定程度上的關(guān)系。對不同的金屬材料而言，其導(dǎo)電性也有著較大的差異，同樣，導(dǎo)電性的差異也會造成電阻率、電損耗等基本特性的區(qū)別。

2.1.4 磁性

對金屬材料的磁性而言，主要指的是金屬材料本身對磁性物質(zhì)的吸引力，不同的金屬材料同樣存在著磁性區(qū)別。在金屬材料的檢測過程中，磁性同樣是一個(gè)關(guān)鍵的檢測指標(biāo)，根據(jù)磁性檢測，可以獲得金屬材料本身的磁力、剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度等性質(zhì)。

2.2 化學(xué)性能

金屬材料的化學(xué)性能主要是抗腐蝕性、抗氧化性等。具體來說，通過金屬材料化學(xué)性能的檢測，能夠充分獲得不同類型金屬材料之間、金屬材料與非金屬材料之間的反應(yīng)特性。

3 金屬材料檢測過程中影響檢測質(zhì)量的主要因素

3.1 環(huán)境因素影響

在金屬材料的檢測過程中，檢測結(jié)果常常會受到諸多因素的影響，比如，外界環(huán)境因素將會對檢測結(jié)果產(chǎn)生直接的影響。在金屬材料的檢測過程中，由于金屬材料常常具有活躍的化學(xué)性能，空氣中的水分子、氧氣與酸堿度等都會與金屬材料出現(xiàn)一定的化學(xué)反應(yīng)，而這些因素都屬于環(huán)境因素，最終將會干擾檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性[2]。環(huán)境因素對檢測結(jié)果的影響最終會影響人們對金屬材料性質(zhì)的判定，比如，空氣中水分子與金屬材料的反應(yīng)會導(dǎo)致材料本身的化學(xué)性質(zhì)發(fā)生變化，不僅會增大檢測的難度，還會使檢測結(jié)果的真實(shí)性、準(zhǔn)確性受到影響[3]。因此，為保障金屬材料檢測的質(zhì)量，相關(guān)的檢測人員需在檢測過程中進(jìn)行環(huán)境的管理與控制，最大程度上控制環(huán)境因素對檢測結(jié)果造成的不利影響，創(chuàng)造良好的檢測環(huán)境。

3.2 人員失誤影響

金屬材料的檢測過程中，由于所有的檢測過程都有人的參與，這就使得檢測結(jié)果會受到人員操作的影響，比如人員專業(yè)素質(zhì)，檢測人員的專業(yè)素質(zhì)高，則能夠在檢測的過程中嚴(yán)格遵守相應(yīng)的檢測規(guī)范與要求，避免出現(xiàn)不規(guī)范的檢測操作行為。因此，在金屬材料的檢測過程中，必須要保障檢測人員的專業(yè)素質(zhì)。但是，從我國目前的金屬材料檢測情況來看，一些檢測人員的專業(yè)素質(zhì)較低，尚未達(dá)到檢測工作的基本要求，或者一些檢測人員雖然理論知識極為豐富，但是實(shí)際操作能力相對較差，在檢測過程中存在一些失誤操作等，都會導(dǎo)致檢測誤差的出現(xiàn)。

3.3 原材料的影響

在金屬材料的檢測過程中，金屬的形狀、尺寸、表面粗糙度同樣會影響檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性。一般情況下，在金屬材料的檢測過程中，材料形狀雖然對下屈服度的影響相對較小，但是，卻對上屈服度的影響很大；而金屬尺寸同樣會影響檢測結(jié)果，如果試驗(yàn)材料的直徑較小，將會導(dǎo)致抗拉伸強(qiáng)度與斷面收縮率的增大；而在金屬材料表面粗糙度的檢測方面，如果材料本身的可塑性相對較好時(shí)，表面粗糙度會對屈服點(diǎn)產(chǎn)生極小的影響，而材料可塑性較差時(shí)，非比例拉伸力與斷后伸長率將會受到很大的影響。

4 檢測中的常見問題及解決方法

4.1 力學(xué)性能試驗(yàn)

在金屬材料的應(yīng)用過程中，在材料被轉(zhuǎn)變?yōu)榻饘僦破坊蛘弋a(chǎn)品的過程中，往往會經(jīng)歷多個(gè)處理與加工階段，而這些加工處理將會對金屬材料本身的性能產(chǎn)生一定的影響。因此，在金屬材料力學(xué)性能的檢測方面，一般是在金屬材料被制成產(chǎn)品后進(jìn)行檢測的，在力學(xué)性能的檢測方面，試驗(yàn)方法的選擇會根據(jù)金屬產(chǎn)品的具體情況來確定。比如，薄板類試驗(yàn)在進(jìn)行拉伸試驗(yàn)時(shí)通常會選用專用的通用夾具夾持試樣，如圖1所示。在實(shí)際的檢測過程中，由于試樣較薄，使得在夾頭處的凸起位置難以有效夾緊試樣，也就使得在拉伸試驗(yàn)的開展過程中，試樣無法被拉斷直到滑出夾頭。因此，在材料的檢測過程中，為了避免這種現(xiàn)象，需適量增大試樣與夾頭之間的摩擦力，在試樣兩端用棉布或者橡膠條拉緊并纏繞2到3圈，在夾持的過程中，需使得棉布或者橡膠條能夠直接嵌入夾頭處的凸起位置[4]。

圖1 通用夾頭

此外，在金屬材料力學(xué)性能的檢測過程中，也可以借助于萬能材料試驗(yàn)機(jī)來完成，在萬能材料試驗(yàn)機(jī)的使用過程中，載荷傳感器能夠?qū)υ嚇铀艿妮d荷加以精確測量。試驗(yàn)過程中，需進(jìn)行恒定速度的設(shè)置，最終的輸出結(jié)果為載荷-位移曲線，如果在單純考慮最大荷重的前提下，所獲得的試驗(yàn)結(jié)果相對準(zhǔn)確。而如果在試驗(yàn)過程中從研發(fā)的角度出發(fā)，驗(yàn)證金屬材料在受到各個(gè)變形量影響時(shí)的載荷大小變化時(shí)，其檢測結(jié)果往往會與實(shí)際存在較大的偏差，而此差異性主要是在壓縮試驗(yàn)的結(jié)果中，而對拉伸試驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確性的影響相對較小[5]。造成此現(xiàn)象的原因主要體現(xiàn)在：金屬材料在承受一定的壓應(yīng)力時(shí)，其形變量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于承受拉應(yīng)力時(shí)的形變量，這種情況下，萬能材料試驗(yàn)機(jī)設(shè)備難以根據(jù)前期的設(shè)定速度來進(jìn)行試驗(yàn)，實(shí)際的試驗(yàn)檢測過程中，設(shè)備橫梁的運(yùn)動速度會遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于設(shè)定速度，如果在試驗(yàn)機(jī)中沒有專門的光柵傳感器，在試驗(yàn)檢測的過程中，也就無法及時(shí)掌握材料的變形情況，而在所獲得的試驗(yàn)曲線中的輸出位移數(shù)據(jù)僅僅是設(shè)定速度與試驗(yàn)時(shí)間的乘積，試驗(yàn)檢測結(jié)果除了可以保障最大荷重結(jié)果的準(zhǔn)確性以外，其他檢測結(jié)果并沒有實(shí)際的應(yīng)用價(jià)值。要徹底解決這一問題，可以通過在試驗(yàn)機(jī)中進(jìn)行光柵傳感器的安裝來實(shí)現(xiàn)。

4.2 硬度檢測

在金屬材料的檢測過程中，硬度檢測也是關(guān)鍵性的指標(biāo)，在硬度檢測方面，可以采用多種檢測方式。當(dāng)前，在金屬材料的硬度檢測中，最為常用的是布氏硬度與維氏硬度，在硬度值的獲取中，根據(jù)試驗(yàn)件壓痕直徑的測量，讀數(shù)顯微鏡可以用于直徑長度值的測量，最終就能夠獲得完整的直徑長度值。在檢測過程中，壓痕長度測量會受到諸多因素的影響，比如，試驗(yàn)面與支撐面的傾斜角度、試樣表面的粗糙度等[6]。在檢測過程中，試樣表面越粗糙，壓痕輪廓將會越模糊，在檢測過程中可能存在更大的檢測誤差。比如，在某種金屬材料布氏硬度壓痕的檢測過程中，其壓痕的邊緣相對模糊，此時(shí)，可以通過砂紙打磨的方式加以處理，使得壓痕輪廓更為清晰。布氏硬度的檢測開始之前，需首先進(jìn)行材料硬度的預(yù)測，選擇最為合理的試驗(yàn)力與壓頭直徑，保障壓痕直徑符合相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)。

4.3 金相顯微組織分析

在金屬材料的金相分析時(shí)，制樣中的問題、腐蝕中的問題以及組織鑒別中的問題是最為常見的。在制樣的過程中，試樣最為常見的問題就是試樣表面的凹凸不平、劃痕與拖尾現(xiàn)象，而這些現(xiàn)象常常是由于試樣受力不均勻、砂紙與拋光布選型不當(dāng)?shù)仍斐傻?，尤其是在相對較軟的金屬材料上，制樣中的這些問題表現(xiàn)更為突出。腐蝕方式、腐蝕時(shí)間與環(huán)境溫度等是影響腐蝕效果的直接因素，而腐蝕效果將決定著后期組織鑒別與判斷能否正常進(jìn)行。在金屬材料的組織鑒別過程中，主要是由專業(yè)的檢測人員來操作的，如果在條件允許的情況下可以進(jìn)行微區(qū)組織成分的分析、硬度檢測，通過綜合的檢測來進(jìn)行金屬材料組織情況的準(zhǔn)確判定。為了避免金相顯微組織分析中各種問題的存在，必須要逐步提升專業(yè)人員的技能水平，使得檢測人員能夠在日常的檢測工作中不斷積累經(jīng)驗(yàn)，提升金相檢測能力。

5 結(jié)語

近年來，隨著各類金屬材料的出現(xiàn)，再加上生產(chǎn)生活中對各類金屬材料的依賴性逐步增大、應(yīng)用范圍逐步擴(kuò)大，為保障各種金屬材料的科學(xué)應(yīng)用，發(fā)揮金屬材料本身的價(jià)值，就必須在日常的工作中加強(qiáng)金屬材料檢測，準(zhǔn)確掌握金屬材料的各方面性能。