第十二講 金屬材料的檢驗(yàn)

金屬材料屬于冶金產(chǎn)品，從事金屬材料生產(chǎn)、訂貨、運(yùn)輸、使用、保管和檢驗(yàn)必須依據(jù)統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) -- 冶金產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)從事金屬材料的工作人員必須掌握標(biāo)準(zhǔn)的有關(guān)內(nèi)容。 我國(guó)冶金產(chǎn)品使用的標(biāo)準(zhǔn)為國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（代號(hào)為 " 國(guó)標(biāo) "GB"" ）、部標(biāo)（冶金工業(yè)部標(biāo)準(zhǔn) "YB" 、一機(jī)部標(biāo)準(zhǔn) "JB" 等、）企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)三級(jí)。

 

（一） 包裝檢驗(yàn) 根據(jù)金屬材料的種類、形狀、尺寸、精度、防腐而定。

u 散裝：即無包裝、揩錠、塊（不怕腐蝕、不貴重）、大型鋼材（大型鋼、厚鋼板、鋼軌）、生鐵等。

u 成捆：指尺寸較小、腐蝕對(duì)使用影響不大，如中小型鋼、管鋼、線材、薄板等。

u 成箱（桶）：指防腐蝕、小、薄產(chǎn)品，如馬口鐵、硅鋼片、鎂錠等。

u 成軸：指線、鋼絲繩、鋼絞線等。 對(duì)捆箱、軸包裝產(chǎn)品應(yīng)首先檢查包裝是否完整。

 

（二） 標(biāo)志檢驗(yàn) 標(biāo)志是區(qū)別材料的材質(zhì)、規(guī)格的標(biāo)志，主要說明供方名稱、牌號(hào)、檢驗(yàn)批號(hào)、規(guī)格、尺寸、級(jí)別、凈重等。標(biāo)志有；

u 涂色：在金屬材料的端面，端部涂上各種顏色的油漆，主要用于鋼材、生鐵、有色原料等。

u 打?。涸诮饘俨牧弦?guī)定的部位（端面、端部）打鋼印或噴漆的方法，說明材料的牌號(hào)、規(guī)格、標(biāo)準(zhǔn)號(hào)等。主要用于中厚板、型材、有色材等。

u 掛牌：成捆、成箱、成軸等金屬材料在外面掛牌說明其牌號(hào)、尺寸、重量、標(biāo)準(zhǔn)號(hào)、供方等。 金屬材料的標(biāo)志檢驗(yàn)時(shí)要認(rèn)真辨認(rèn)，在運(yùn)輸、保管等過程中要妥善保護(hù)。

 

（三） 規(guī)格尺寸的檢驗(yàn) 規(guī)格尺寸指金屬材料主要部位（長(zhǎng)、寬、厚、直徑等）的公稱尺寸。

u 公稱尺寸（名義尺寸）：是人們?cè)谏a(chǎn)中想得到的理想尺寸，但它與實(shí)際尺寸有一定差距。

u 尺寸偏差：實(shí)際尺寸與公稱尺寸之差值叫尺寸偏差。大于公稱尺寸叫正偏差，小于公稱尺寸叫負(fù)偏差。在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定范圍之內(nèi)叫允許偏差，超過范圍叫尺寸超差，超差屬于不合格品。

u 精度等級(jí)：金屬材料的尺寸允許偏差規(guī)定了幾種范圍，并按尺寸允許偏差大 小不同劃為若干等級(jí)叫精度等級(jí)，精度等級(jí)分普通、較高、等。

u 交貨長(zhǎng)度（寬度）：是金屬材料交貨主要尺寸，指金屬材料交貨時(shí)應(yīng)具有的長(zhǎng)（寬）度規(guī)格。

u 通常長(zhǎng)度（不定尺長(zhǎng)度）：對(duì)長(zhǎng)度不作一定的規(guī)定，但必須在一個(gè)規(guī)定的長(zhǎng)度范圍內(nèi)（按品種不同，長(zhǎng)度不一樣，根據(jù)部、廠定）。

u 短尺（窄尺）：長(zhǎng)度小于規(guī)定的通常長(zhǎng)度尺寸的下限，但不小于規(guī)定的zui小允許長(zhǎng)度。對(duì)一些金屬材料，按規(guī)定可交一部分 " 短尺 " 。

u 定尺長(zhǎng)度：所交金屬材料長(zhǎng)度必須具有需方在訂貨合同中的長(zhǎng)度（一般正偏差）。

u 倍尺長(zhǎng)度：所交金屬材料長(zhǎng)度必須為需方在訂貨合同中長(zhǎng)度的整數(shù)倍（加鋸口、正偏差）。 規(guī)格尺寸的檢驗(yàn)要注意測(cè)量材料部位和選用適當(dāng)?shù)臏y(cè)量工具。

 

（四） 數(shù)量的檢驗(yàn) 金屬材料的數(shù)量，一般是指重量（除個(gè)別例墊板、魚尾板以件數(shù)計(jì)），數(shù)量檢驗(yàn)方法有：

u 按實(shí)際重量計(jì)量：按實(shí)際重量計(jì)量的金屬材料一般應(yīng)全部過磅檢驗(yàn)。對(duì)有牢固包裝（如箱、合、桶等），在包裝上均注明毛重、凈重和皮重。如薄鋼板、硅鋼片、鐵合金可進(jìn)行抽檢數(shù)量不少于一批的 5% ，如抽檢重量與標(biāo)記重量出入很大，則須全部開箱稱重。

u 按理論換算計(jì)量：以材料的公稱尺寸（實(shí)際尺寸）和比重計(jì)算得到的重量，對(duì)那些定尺的型板等材都可按理論換算，但在換算時(shí)要注意換算公式和材料的實(shí)際比重。

 

（五） 表面質(zhì)量檢驗(yàn) 表面質(zhì)量檢驗(yàn)主要是對(duì)材料、外觀、形狀、表面缺陷的檢驗(yàn)，主要有：

u 橢圓度：圓形截面的金屬材料，在同一截面上各方向直徑不等的現(xiàn)象。橢圓度用同一截面上zui大與zui小的直徑差表示，對(duì)不同用途材料標(biāo)準(zhǔn)不同。

u 彎曲、彎曲度：彎曲就是軋制材料。在長(zhǎng)度或?qū)挾确较虿黄街?、呈曲線形狀的總稱。如果把它們的不平程度用數(shù)字表示出來，就叫彎曲度。

u 扭轉(zhuǎn)：條形軋制材料沿縱軸扭成螺旋狀。

u 鐮刀彎（側(cè)面彎）：指金屬板，帶及接近矩形截面的形材沿長(zhǎng)度（窄面一側(cè)）的彎曲，一面呈凹入曲線，另一面對(duì)面呈凸出曲線，稱為 " 鐮刀彎 " 。以凹入高度表示。

u 瓢曲度：指在板或帶的長(zhǎng)度及寬度方向同時(shí)出現(xiàn)高低起伏的波浪現(xiàn)象，形成瓢曲形，叫瓢曲度。表示瓢曲程度的數(shù)值叫瓢曲度。

u 表面裂紋：指金屬物體表層的裂紋。

u 耳子：由于軋輥配合不當(dāng)?shù)仍?，出現(xiàn)的沿軋制方向延伸的突起，叫作耳子。

u 括傷：指材料表面呈直線或弧形溝痕通?？梢钥吹綔系?。

u 結(jié)疤：指不均勻分布在金屬材料表面呈舌狀，指甲狀或魚鱗狀的薄片。

u 粘結(jié)：金屬板、箔、帶在迭軋退火時(shí)產(chǎn)生的層與層間點(diǎn)、線、面的相互粘連。經(jīng)掀開后表面留有粘結(jié)痕跡，叫粘結(jié)。

u 氧化鐵皮：氧化鐵皮是指材料在加熱、軋制和冷卻過程中，在表面生成的金屬氧化物。

u 折疊：是金屬在熱軋過程中（或鍛造）形成的一種表面缺陷，表面互相折合的雙金屬層，呈直線或曲線狀重合。

u 麻點(diǎn)：指金屬材料表面凹凸不平的粗糙面。

u 皮下氣泡：金屬材料的表面呈現(xiàn)無規(guī)律分布大小不等、形狀不同、周圍圓滑的小凸起、破裂的凸泡呈雞爪形裂口或舌狀結(jié)疤，叫作氣泡。 表面缺陷產(chǎn)生的原因主要上由于生產(chǎn)、運(yùn)輸、裝卸、保管等操作不當(dāng)。根據(jù)對(duì)使用的影響不同，有的缺陷是根本不允許超過限度。有些缺陷雖然不存在，但不允許超過限度；各種表面缺陷是否允許存在，或者允許存在程度，在的關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中均的明確規(guī)定。

 

（六） 內(nèi)部質(zhì)量檢驗(yàn)的保證條件 金屬材料內(nèi)部質(zhì)量的檢驗(yàn)依據(jù)是根據(jù)材質(zhì)適應(yīng)不同的要求，保證條件亦不同，在出廠和驗(yàn)收時(shí)必須按保證條件進(jìn)行檢驗(yàn)，并符合要求，保證條件分；

u 基本保證條件：對(duì)材料質(zhì)量zui低要求，無論是否提出，都得保證，如化學(xué)成份，基本機(jī)械性能等。

u 附加保證條件：指根據(jù)需方在訂貨合同中注明要求，才進(jìn)行檢驗(yàn)，并保證檢驗(yàn)結(jié)果符合規(guī)定的項(xiàng)目。

u 協(xié)議保證條件：供需雙方協(xié)商并在訂貨合同中加以保證的項(xiàng)目。

u 參改條件：雙方協(xié)商進(jìn)行檢驗(yàn)項(xiàng)目，但僅作參考條件，不作考核。 金屬材料內(nèi)部質(zhì)量檢驗(yàn)主要有機(jī)械性能、物理性能、化學(xué)性能、工藝性能、化學(xué)成分和內(nèi)部組織檢驗(yàn)。機(jī)械性能、工藝性能*部分已介紹，這里只對(duì)化學(xué)成分和內(nèi)部組織的檢驗(yàn)方法的原理及簡(jiǎn)單過程做概括介紹。

 

（七） 化學(xué)成分檢驗(yàn) 化學(xué)成分是決定金屬材料性能和質(zhì)量的主要因素。

因此，標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)絕大多數(shù)金屬材料規(guī)定了必須保證的化學(xué)成分，有的甚至作為主要的質(zhì)量、品種指標(biāo)?；瘜W(xué)成分可以通過化學(xué)的、物理的多種方法來分析鑒定，目前應(yīng)用zui廣的是化學(xué)分析法和光譜分析法，此外，設(shè)備簡(jiǎn)單、鑒定速度快的火花鑒定法，也是對(duì)鋼鐵成分鑒定的一種實(shí)用的簡(jiǎn)易方法。

u 化學(xué)分析法：根據(jù)化學(xué)反應(yīng)來確定金屬的組成成分，這種方法統(tǒng)稱為化學(xué)分析法?；瘜W(xué)分析法分為定性分析和定量分析兩種。通過定性分析，可以鑒定出材料含有哪些元素，但不能確定它們的含量；定量分析，是用來準(zhǔn)確測(cè)定各種元素的含量。實(shí)際生產(chǎn)中主要采用定量分析。定量分析的方法為重量分析法和容量分析法。 重量分析法：采用適當(dāng)?shù)姆蛛x手段，使金屬中被測(cè)定元素與其它成分分離，然后用稱重法來測(cè)元素含量。 容量分析法：用標(biāo)準(zhǔn)溶液（已知濃度的溶液）與金屬中被測(cè)元素*反應(yīng)，然后根據(jù)所消耗標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積計(jì)算出被測(cè)定元素的含量。

u 光譜分析法：各種元素在高溫、高能量的激發(fā)下都能產(chǎn)生自己*的光譜，根據(jù)元素被激發(fā)后所產(chǎn)生的特征光譜來確定金屬的化學(xué)成分及大致含量的方法，稱光譜分析法。通常借助于電弧，電火花，激光等外界能源激發(fā)試樣，使被測(cè)元素發(fā)出特征光譜。經(jīng)分光后與化學(xué)元素光譜表對(duì)照，做出分析。

u 火花鑒別法：主要用于鋼鐵，在砂輪磨削下由于摩擦，高溫作用，各種元素、微粒氧化時(shí)產(chǎn)生的火花數(shù)量、形狀、分叉、顏色等不同，來鑒別材料化學(xué)成分（組成元素）及大致含量的一種方法。 （八）內(nèi)部質(zhì)量檢驗(yàn) 常見的內(nèi)部組織缺陷有：

u 疏松：鑄鐵或鑄件在凝固過程中，由于諸晶枝之間的區(qū)域內(nèi)的熔體zui后凝固而收縮以及放出氣體，導(dǎo)致產(chǎn)生許多細(xì)小孔隙和氣體而造成的不致密性。

u 夾渣：被固態(tài)金屬基體所包圍著的雜質(zhì)相或異物顆粒。

u 偏析：合金金屬內(nèi)各個(gè)區(qū)域化學(xué)成分的不均勻分布。

u 脫碳：鋼及鐵基合金的材料或制件的表層內(nèi)的碳全部或部分失掉的現(xiàn)象。 另外，汽泡、裂紋、分層、白點(diǎn)等也是常見的內(nèi)部組織缺陷，對(duì)內(nèi)部組織（晶粒、組織）及內(nèi)部組織缺陷的檢驗(yàn)辦法常用有：

u 宏觀檢驗(yàn)：利用肉眼或 10 倍以下的低倍放大鏡觀察金屬材料內(nèi)部組織及缺陷的檢驗(yàn)。常用的方法有斷口檢驗(yàn)、低倍檢驗(yàn)、塔形車削發(fā)紋檢驗(yàn)及硫印試驗(yàn)等。 主要檢驗(yàn)氣泡、夾渣、分層、裂紋晶粒粗大、白點(diǎn)、偏析、疏松等。

u 顯微檢驗(yàn)：顯微檢驗(yàn)又叫作高倍檢驗(yàn)，是將制備好的試樣，按規(guī)定的放大倍在相顯微鏡下進(jìn)行觀察測(cè)定，以檢驗(yàn)金屬材料的組織及缺陷的檢驗(yàn)方法。一般檢驗(yàn)夾雜物、晶粒度、脫碳層深度、晶間腐蝕等。

u 無損檢驗(yàn)：無損檢驗(yàn)有磁力探傷、螢光探傷和著色探傷。磁力探傷用于檢驗(yàn)鋼鐵等鐵磁性材料接近表面裂紋、夾雜、白點(diǎn)、折疊、縮孔、結(jié)疤等。螢光探傷和著色探傷用于無磁性材料如有色金屬、不銹鋼、耐熱合金的表面細(xì)小裂紋及松孔的檢驗(yàn)。

u 超聲波檢驗(yàn)：又叫超聲波探傷。利用超聲波在同一均勻介質(zhì)中作直線性傳播。但在不同兩種物質(zhì)的界面上，便會(huì)出現(xiàn)部分或全部的反射。因此，當(dāng)超聲波迂到材料內(nèi)部有氣孔、裂紋、縮孔、夾雜時(shí)，則在金屬的交界面上發(fā)生反射，異質(zhì)界面愈大反射能力愈強(qiáng)，反之愈弱。這樣，內(nèi)部缺陷的部位及大小就可以通過探傷儀螢光屏的波形反映出來。常用的超聲波探傷有 X 光和射線探傷。

 

對(duì)鋼材性能產(chǎn)生影響的元素

質(zhì)量及性能是根據(jù)需要而確定的，不同的需要，要有不同的元素含量． 　　

u 碳；含碳量越高，剛的硬度就越高，但是它的可塑性和韌性就越差． 　　

u 硫；是鋼中的有害雜物，含硫較高的鋼在高溫進(jìn)行壓力加工時(shí)，容易脆裂，通常叫作熱脆性． 　　

u 磷；能使鋼的可塑性及韌性明顯下降，特別的在低溫下更為嚴(yán)重，這種現(xiàn)象叫作冷脆性．在鋼中，硫和磷要嚴(yán)格控制．但從另方面看，在低碳鋼中含有較高的硫和磷，能使其切削易斷，對(duì)改善鋼的可切削性是有利的． 　　

u 錳；能提高鋼的強(qiáng)度，能消弱和消除硫的不良影響，并能提高鋼的淬透性，含錳量很高的高合金鋼（高錳鋼）具有良好的耐磨性和其它的物理性能． 　　

u 硅；它可以提高鋼的硬度，但是可塑性和韌性下降，電工用的鋼中含有一定量的硅，能改善軟磁性能． 　　

u 鎢；能提高鋼的紅硬性和熱強(qiáng)性，并能提高鋼的耐磨性． 　　

u 鉻；能提高鋼的淬透性和耐磨性，能改善鋼的抗腐蝕能力和抗氧化作用． 　　

u 釩；能細(xì)化鋼的晶粒組織，提高鋼的強(qiáng)度，韌性和耐磨性．當(dāng)它在高溫熔入奧氏體時(shí)，可增加鋼的淬透性；反之，當(dāng)它在碳化物形態(tài)存在時(shí)，就會(huì)降低它的淬透性． 　

u 鉬；可明顯的提高鋼的淬透性和熱強(qiáng)性，防止回火脆性，提高剩磁和嬌頑力． 　　

u 鈦；能細(xì)化鋼的晶粒組織，從而提高鋼的強(qiáng)度和韌性．在不銹鋼中，鈦能消除或減輕鋼的晶間腐蝕現(xiàn)象． 　　

u 鎳；能提高鋼的強(qiáng)度和韌性，提高淬透性．含量高時(shí)，可顯著改變鋼和合金的一些物理性能，提高鋼的抗腐蝕能力． 　　

u 硼；當(dāng)鋼中含有微量的（ 0.001 － 0.005 ％）硼時(shí)，鋼的淬透性可以成倍的提高． 　　

u 鋁；能細(xì)化鋼的晶粒組織，阻抑低碳鋼的時(shí)效．提高鋼在低溫下的韌性，還能提高鋼的抗氧化性，提高鋼的耐磨性和疲勞強(qiáng)度等． 　　

u 銅；它的突出作用是改善普通低合金鋼的抗大氣腐蝕性能，特別是和磷配合使用時(shí)更為明顯