金屬材料檢測常見問題淺析

張 穎

（哈爾濱大電機研究所，黑龍江 哈爾濱 150040）

0 引言

金屬材料已經(jīng)得到了極大普及的今天，其材料的保證是決定產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵性因素，因此，在產(chǎn)品所需的金屬原材料投放到生產(chǎn)之前，金屬材料的性能必須得到高質(zhì)量的檢測。金屬材料的性能由多方面所決定，比如，化學(xué)組成，金屬的組織結(jié)構(gòu)以及材料的主體性能，針對金屬材料的檢測辦法多種多樣，例如硬度測試，拉伸測試和扭轉(zhuǎn)測試等。其中以前兩者最為典型，前者可以對金屬的機械性能進行檢測，后者則是對金屬性能的針對性考驗。

1 金屬材料硬度試驗淺析

在硬度實驗過程中，有多種多樣的檢測方法。如何正確使用硬度檢測的執(zhí)行辦法十分必要，在不同的執(zhí)行辦法中，會得到不同的硬度測試值，具體到各項指標中，有材料彈性，塑形，強度及硬度等指數(shù)，所以，在檢測硬度的過程中，合適的硬度測試方法顯得尤為必要，這樣準確而有應(yīng)用價值的數(shù)據(jù)才會被大量收集，對生產(chǎn)過程中的指導(dǎo)意義才會明顯得到體現(xiàn)。

但是，這些測試的結(jié)果多多少少收到外界因素的干擾，而且測試的準確性對工業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量有著決定性的影響作用，所以，考察外界因素對金屬測量技術(shù)的影響就顯得尤為重要。硬度分為兩類，一是壓痕硬度，二是非壓痕硬度，前者是指在非動態(tài)試驗力下將壓頭強力壓入材料的表面部分，壓痕深度，壓痕面積等指標是確定金屬材料硬度的決定性指標。在常見的測試硬度的手段中，包括了許多合理的有著廣泛應(yīng)用的方法，例如布氏硬度測量法，維氏硬度測量法，努氏硬度測量法等四種，而里氏硬度測量法和肖氏硬度測量法屬于非壓痕式硬度測量法。這六種常見測量法有著各自的特點和用途，其中布氏測量法適用于硬度不是很強的金屬材料測量，洛氏測量法則對合金鋼等硬度較大的材料有著更好的測量效果，維氏測量法和努氏測量法則有著測試較小式樣的特殊用途，里氏肖氏測量法一般用于大型金屬元器件的硬度測量。對其中的無傷探測有著不可替代的作用和特殊的意義。

在進行硬度測試時，要注意以下幾個問題：一是壓痕硬度試驗時，試驗面務(wù)必制造精細，保證表面平坦，不帶油脂、氧化皮、裂縫、凹坑等痕跡，在加工其表面時避免表面受熱和受冷而改變金屬的性能；二是試樣時的試驗面、支撐面、壓頭表面以及載樣臺面等務(wù)必保證清潔而無外來物附著，載樣臺要穩(wěn)定，試驗過程中不得發(fā)生抖動和滑動，試樣要穩(wěn)定安置在載樣臺上；三是試驗時壓痕之間需保持一定間距，防止互相干擾，施加作用力務(wù)必保證與試樣受載面垂直；四是在進行試驗時，要一個試樣進行一次試驗，不能將將多個試樣在同一個實驗臺上同時試驗；五是在更換試驗機配件（如壓頭、載樣臺、支座）后，要應(yīng)用標準鋼樣進行測試，直到連續(xù)兩次的硬度值相同才可以投入使用；六是注意試樣不能太薄，試樣的厚度不得小于壓頭壓入深度的8倍，試驗后，試樣的支撐面不得有變形痕跡；七是在做洛氏硬度試驗時，如果試樣為球面或圓柱面，要考慮變形對測試結(jié)果進行修正。

2 金屬材料拉伸試驗簡介及問題淺析

拉伸試驗主要用來測試金屬材料的性能，其檢測結(jié)果不僅可以反映金屬的強度和塑性，還可以反映強度的極限、彈性極限以及屈服極限等，所以拉伸試驗的檢測十分重要，在測試時要注意以下幾個方面。

首先要注意樣本的采集。在對拉伸試驗進行取樣時，要注意拉伸方向的差異會影響拉伸試驗的斷后伸長率，如試樣平行于軋制方向，其力學(xué)性能良好，但取樣垂直于軋制方向時，力學(xué)性能就可能不合格。在取樣時要注意預(yù)防加熱、變形以及加工硬化等因素影響金屬材料的力學(xué)性能。在切取樣坯時，要注意留一定的加工余量，并且余量不小于鋼材的厚度及直徑，不能低于20mm，在對試樣進行加工時，要通過加熱或冷加工等手段將一部分硬化的影響去掉，從而避免硬化部分影響測試結(jié)果的準確性。

其次，設(shè)備及操作的影響。在進行拉伸試驗時，測量工具十分重要，不管是對試樣尺寸的測量，還是對試驗后的斷面及伸長尺寸的測量，測量工具的分辨率都是影響測量結(jié)果的重要因素，所以必須選擇國家標準的計量檢測部門通過的測量儀器。在進行試驗時，拉伸試樣的夾持方法對試驗結(jié)果的影響極大，一旦出現(xiàn)夾持不夠就會出現(xiàn)極大的誤差，在進行拉伸試驗是，一旦試樣出現(xiàn)不合理的斷裂現(xiàn)象，必然是試樣夾持不夠造成的應(yīng)力集中，試驗結(jié)果應(yīng)該進行作廢處理。另外，當(dāng)加載的軸線與試樣的中心沒有達成一致時，極易造成偏心加載的彎曲現(xiàn)象，拉伸夾選擇不當(dāng)，容易造成試樣打滑或斷裂，造成不準確的結(jié)果。

第三，溫度對拉伸試驗的影響。在拉伸試驗的進行過程中，溫度也是一個最主要的影響因素之一，熱臟冷縮的金屬特性使得金屬材料的強度會受到很大程度上的影響，一般情況下，金屬材料的強度會隨著溫度的下降而升高，但是在實際的生產(chǎn)實踐過程中，溫度對金屬的影響可以達到忽略不計的水平，但是與此同時，我們能見到對金屬材料的質(zhì)量要求比較高的生產(chǎn)單位，這也就需要我們對此進行合理范圍內(nèi)的修正。

除此之外，拉伸速度對拉伸試驗的結(jié)果也會產(chǎn)生很大的影響。這點的忽視可能導(dǎo)致整個拉伸試驗的返工結(jié)果，因此，對拉伸速度的研究顯得關(guān)鍵而不可或缺。在拉伸試驗的進程中，我們需要考慮一個極其重要的參數(shù)，這就是拉伸速率，拉伸速率必然對拉伸應(yīng)力產(chǎn)生很大的影響，如果拉伸速度超過了設(shè)計標準，測量的屈服強度和延伸強度必然遠遠超過實際水平。具體分析不同的材料，拉伸速率對其的影響也大相徑庭，強度低而且具有良好可塑性的材料受到拉伸速率的影響也會相應(yīng)的更大一些，這樣導(dǎo)致的效果就是，去粉刺強度的誤差必然會很大，所以標準值的設(shè)置顯得尤為重要，適當(dāng)?shù)男拚艜蟠蠼档驼`差的出現(xiàn)次數(shù)。

除了以上因素之外，我們還必須考慮人為因素的影響。在檢測試驗過程中，檢測人員試驗的依據(jù)有兩個方面，一是對金屬的拉伸，二是材料產(chǎn)品的規(guī)定標準，在試驗時我們必須按照規(guī)定標準的要求進行試樣的采集，如果規(guī)定標準沒有要求，我們應(yīng)該按照國家標準進行試樣的尺寸及橫截面積的截取，否則會對測量結(jié)果造成很大的影響，甚至?xí)巡缓细癞a(chǎn)品當(dāng)成合格產(chǎn)品或合格產(chǎn)品當(dāng)成不合格產(chǎn)品的鬧劇。測量尺寸時，要選擇合適的千分尺或游標卡尺，進行正確的讀數(shù)，避免因測量方法不準而造成測量結(jié)果的錯誤。一般情況下，試驗必然存在一定的誤差，同一條件下，不同操作人員的測量結(jié)果必然存在少量的差異。

3 結(jié)語

筆者在全文就金屬測試的硬度測試和拉伸試驗進行了細致入微的剖析解讀，探討了金屬硬度試驗和拉伸試驗在金屬材料測量過程中所起到的決定性作用以及這兩個領(lǐng)域的關(guān)鍵意義所在。在實際的生產(chǎn)過程中，金屬測量對于硬度和拉伸試驗的要求是很高的，對本文中筆者沒有詳細論述的扭轉(zhuǎn)試驗和沖擊試驗部分，同樣在金屬測試領(lǐng)域有著不可忽視的特點，在測試時要注意對各種可能出現(xiàn)的因素制定操作辦法，從而在正確的領(lǐng)域中做出選擇，得到最為精準的金屬測量結(jié)果，這樣可以最大程度的保證產(chǎn)品的質(zhì)量和有效生產(chǎn)流程。

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