浅析金属材料检测常见问题

浅析金属材料检测常见问题

摘要：在实际工作中遇到的很多因素往往会影响金属材料检测的结果，影响金属材料检测数据的准确性，本文通过自身的工作经验，以金属材料的硬度检测和拉伸试验检测进为例，对金属材料检测常见的一些影响数据准确性的问题进行细致的分析，为金属材料检测的工作人员提供有效的借鉴。

关键词：金属材料；检测；拉伸试验；浅析 1. 金属硬度试验检测方法和问题

1.1试验检测方法

硬度是评定金属材料力学性能最常用的指标之一。硬度的实质是材料抵抗另一较硬材料压入的能力。硬度检测是评价金属力学性能最迅速、最经济、最简单的一种试验方法。硬度检测的主要目的就是测定材料的适用性，或材料为使用目的所进行的特殊硬化或软化处理的效果。对于被检测材料而言，硬度是代表着在一定压头和试验力作用下所反映出的弹性、塑性、强度、韧性及磨损抗力等多种物理量的综合性能。由于通过硬度试验可以反映金属材料在不同的化学成分、组织结构和热处理工艺条件下性能的差异，因此硬度试验广泛应用于金属性能的检验、监督热处理工艺质量和新材料的研制。金属硬度检测主要有两类试验方法。一类是静态试验方法，这类方法试验力的施加是缓慢而无冲击的。硬度的测定主要决定于压痕的深度、压痕投影面积或压痕凹印面积的大小。静态试验方法包括布氏、洛氏、维氏、努氏、韦氏、巴氏等。其中布、洛、维三种试验方法是最长用的，它们是金属硬度检测的主要试验方法。而洛氏硬度试验又是应用最多的，它被广泛用于产品的检验，据统计，目前应用中的硬度计70%是洛氏硬度计。另一类试验方法是动态试验法，这类方法试验力的施加是动态的和冲击性的。这里包括肖氏和里氏硬度试验法。动态试验法主要用于大型的，不可移动工件的硬度检测。

1.2常见问题

（1）压痕硬度试验时，试验面务必制造精细，保证表面平坦，不带油脂、氧化皮、裂缝、凹坑等痕迹，在加工其表面时避免表面受热和受冷而改变金属的性能。

（2）试样时的试验面、支撑面、压头表面以及载样台面等务必保证清洁而无外来物附着，载样台要稳定，实验过程中不得发生抖动和滑动，试样要稳定安置在载样台上。 (3)试验时压痕之间需保持一定间距，防止互相干扰，施加作用力务必保证与试样受载面垂直。

（4）在进行试验时，要一个试样进行一次试验，不能将多个试样在同一个实验台上同时试验。

（5）在更换试验机配件（如压头、载样台、支座）后，要应用标准钢样进行测试，直到连续两次的硬度值相同才可以投入使用。

（6）注意试样不能太薄，试样的厚度不得小于压头压入深度的8倍，试验后，试样的支撑面不得有变形痕迹。

2． 金属材料拉伸试验及其问题浅析

金属力学性能是金属材料的重要性能指标，金属材料室温拉伸试验是获取力学性能指标最常用、最基本的手段，它广泛应用于板、带、管、棒、型和丝材等冶金产品的检验及质量评估，也应用于新产品研究开发及基础教学等方面。影响金属材料室温后伸试验结果准确度的因素很多，为这些因素的影响，使测量结果具有可比性，首先要使拉伸试验方法标准化，包括与国际接轨。中国现行国家标准GB/T228-2002《金属材料室温拉伸试验方法》就是等效采用国际标准。

2.1金属材料拉伸试验

金属材料室温拉伸试验方法金属材料受力后会出现各种不同的物理现象，呈现出与弹性和非弹性反应相关，或涉及应力-应变关系的力学特征。金属材料室温拉伸试验的原理就是在室温下，将试样置于试验机夹具内，以一定的速率给试样施加拉伸力，直至测出所需的一项或几项力学性能，一般情况下拉至断裂。生产企业、用户和第三方质检机构经常测量的力学性能参数主要有强度指标(如抗拉强度和屈服强度)和塑性指标(如断后伸长率和断面收缩率)等，这些参数是力学性能的主要指标，基本上可反映出金属材料的力学性能，是判定金属材料性能优劣的重要依据。 2.2影响拉伸试验的因素

2.2.1环境条件的影响

一般而言，体心立方金属随着温度下降，屈服强度急剧提高，面心立方金属变化则没有那么明显。而温度上升，金属材料的屈服强度一般会下降。因此GB/T228-2002 在关于金属材料室温拉伸试验方法的规定中，试验一般室温须在10℃～35℃范围内进行。对温度有严格要求的试验温度应为23℃±5℃。

环境振动与电磁干扰的影响。振动的环境和电子设备的电磁干扰会对拉力机产生影响，导致错误的结果。

2.2.2试样的影响

1）试样形状的影响。有实验表明，下屈服强度受试样的形状影响不大，而上屈服强度受试样的形状影响较大。此外试样肩部的过渡形状也对上屈服强度有较大的影响。

2）试样的尺寸的影响。一般而言，随着试样直径减少，抗拉强度和断面收缩率有所增加。

3）表面粗糙度的影响。试样表面粗糙度对抗拉强度几乎不受影响。对于塑性较好的材料，屈服点稍有影响。对于塑性较差的材料，非比例伸长应力和断后伸长率稍有影响。

2.2.3应变速率的影响

常温下，试验机的拉伸速度对结果有一定的影响。拉伸速度太大，所测屈服强度或规定比例延伸强度将有不同程度的提高。GB/T228-2002 在关于金属材料室温拉伸试验方法的规定中：“在弹性范围和直至上屈服强度，试验机夹头的分离速率应尽可能保持恒定，并在规定的应力速率范围内（材料弹性模量E＜150000N/mm2，应力速率在（2～20）N/mm2·s-1 范围内，弹性模量E≥150000N/mm2，应力速率在（6～60）N/mm2·s-1 范围内）。若仅测定下屈服强度， 在试样平行长度的屈服期间应变速率应在0.00025/ s～0.0025s 之间，平行长度内的应变速率应尽可能保持恒定。在塑性范围和直至规定强度应变速率不应超过0.0025/ s”。

2.2.4人为因素的影响

1）夹持方法。试样的夹持方法对金属拉伸试验也非常重要。拉伸试验中不允许对试样施加偏心力，因为力的偏心易使试验力与试样轴向发生偏移。而拉伸夹具的选用不当也会给试样产生弯曲应力，使结果带来误差。所以选择合适的夹持方法对金属拉伸试验能否成功至关重要。另外在上下夹头夹紧时，严禁移动横梁。

2）操作带来的影响。在金属拉伸试验工作中，作为具体实验人，由于主观和具体操作上的不同，也会给试验结果带来误差，尤其是试样表面形状不规则、标距的标注、测量比较困难的，也极易形成数据的不稳定。

鉴于以上几个方面因素对拉伸试验结果的不同影响，在实际检测工作中，应正确认识这些因素对拉伸试验强度指标和塑性指标的影响倾向，试验前选择正确的取样部位和取样方向，加工成具有规定横截面形状和尺寸的试样，避免样坯和试样制备过程中加工硬化和热影响，提高试样的加工精度，选用检定合格的测量仪器和设备，采用适宜的夹持方法与拉伸速率，试验中精心操作，试验后认真分析，这样才能有效地提高拉伸试验结果的准确度，使实验室检测水平处于同行业领先地位

3． 结语

综上所述可知，金属材料硬度试验及拉伸试验对测量的重要性及关键问题所在，在现实的测量中，对于硬度试验、拉伸试验以及本文未详细论述的扭转试验都有着各自的特点，在进行试验时要注意对各种可能出现的因素制定操作流程，从而选用正确的方向。

参考文献：

[1]吴娟.创新教学方法 提高教学质量——浅谈中专学校建筑材料课程的教学方法[J].新课程学习(中)，2011年01期

[2]任万秀.浅析如何做好建筑材料的检测与试验[J].黑龙江科技信息，2011年15期