金屬材料研究中理化檢測的地位與作用探究

楊熙　趙東海

摘 要：金屬成分按標準、要求對相應(yīng)材質(zhì)進行定量分析，判斷其是否符合相應(yīng)標準或要求。如果原材料、半成品和成品的材料實際化學(xué)成分不符合協(xié)議標準，那么它將成為影響產(chǎn)品最終性能的關(guān)鍵因素。隨著現(xiàn)代冶金技術(shù)的進步，已經(jīng)證明了一些具體元素的重要性，本文就金屬材料研究中理化檢測的地位與作用進行了探究。

關(guān)鍵詞：金屬材料；理化檢測；地位與作用

一般而言，對于金屬材料關(guān)注的是其對應(yīng)的化學(xué)成分與力學(xué)性能，其次是其對應(yīng)的金相組織。在化學(xué)成分中，尤其關(guān)注的是五大元素C、Si、Mn、P、S，對于具體的材料要有針對性分析，例如，SUS304不銹鋼，了解五大元素后還需要了解其主要的微量元素Cr、Ni等產(chǎn)生的影響。對于其對應(yīng)的力學(xué)性能，主要了解的是其拉伸性能（根據(jù)具體而選用抗拉強度、斷面收縮率、屈服強度、伸長率等數(shù)值、硬度、抗沖擊性能等，這些可以根據(jù)所選材料及其應(yīng)用環(huán)境而定。金相組織主要了解的是材料的熱處理狀態(tài)及其對應(yīng)的顯微組織，根據(jù)具體需要而定。

一、理化檢測的性能和作用

理化檢測是保證材料，器件與零件質(zhì)量最重要手段，加強理化檢測科學(xué)管理，實現(xiàn)檢測技術(shù)的程序化，規(guī)范化，標準化，確保檢測結(jié)果準確可靠，為國民經(jīng)濟建設(shè)與國防建設(shè)服務(wù)。理化檢測是實現(xiàn)工業(yè)現(xiàn)代化，發(fā)展科學(xué)技術(shù)的重要基礎(chǔ)性技術(shù)，是確保和提高產(chǎn)品質(zhì)量，鑒定科研成果，評價產(chǎn)品性能，提高科研水平的重要手段和科學(xué)依據(jù)。在工業(yè)企業(yè)中，理化檢測是保證和提高產(chǎn)品質(zhì)量的重要手段，也是新材料，新工藝，新技術(shù)工程應(yīng)用研究，開發(fā)新產(chǎn)品，產(chǎn)品失效分析，壽命檢測，工程設(shè)計，環(huán)境保護等工作的基礎(chǔ)性技術(shù)，并對產(chǎn)品的質(zhì)量既有監(jiān)督保護作用，又有指導(dǎo)作用。理化檢測工作的任務(wù)：承擔(dān)本企業(yè)原材料（含母合金），輔助材料及外購鍛，鑄件毛坯入廠復(fù)驗中的冶金質(zhì)檢和材質(zhì)處理；負責(zé)廠內(nèi)鍛，鑄件毛坯，半成品及成品的試制和生產(chǎn)過程的冶金質(zhì)量鑒定；負責(zé)企業(yè)內(nèi)部熱加工工藝工序間的質(zhì)量控制和理化檢測工作；負責(zé)產(chǎn)品零件生產(chǎn)過程中的產(chǎn)品缺陷及材質(zhì)故障分析，并參與處理；負責(zé)產(chǎn)品使用過程中的失效分析，并配合有關(guān)部門制定預(yù)防措施；參與新材料工程應(yīng)用研究和鑒定工作；參與新工藝，新技術(shù)開發(fā)和試驗研究工作以及新的理化檢測方法的研究工作； 承擔(dān)企業(yè)內(nèi)部理化檢測儀器的檢修及技術(shù)管理工作。

二、理化檢測在金屬材料研究中的內(nèi)容

在金屬材料的組成研究中，對金屬材料和無機非金屬材料的主量和微量元素的測定，應(yīng)用較為普遍的方法有原子光譜法、分子光譜法、電化學(xué)法和常規(guī)化學(xué)法；對高分子的分析，則需要有元素分析、紅外光譜、核磁共振、質(zhì)譜等方面的配合。對其結(jié)構(gòu)研究，通常以光學(xué)顯微鏡觀察其基體組織及形貌；以工業(yè)CT觀察其金屬材料內(nèi)部的微孔洞、裂紋和夾雜物的形態(tài)；以透射電鏡觀察其斷口形貌、析出相的形態(tài)，借助于能譜或波譜檢測，還可給出各相的大致成分；以x射線衍射和選區(qū)電子衍射法，鑒定第二相的晶體結(jié)構(gòu)、取向和應(yīng)力；電子探針能將相的形貌與成分聯(lián)系起來，可表征微區(qū)域成分的相對變化；X射線光電子能譜、X射線熒光光譜、x射線衍射技術(shù)，可研究金屬材料的晶態(tài)、異構(gòu)觀像及其中元素的價態(tài)；自射線攝照技術(shù)用以研究元素及其形成相在基體中的分布；熱分析可了解金屬材料晶體和無定形結(jié)構(gòu)的關(guān)系；質(zhì)譜能精確地測定有機高分子的分子量、給出分子式和其他機構(gòu)信息；核磁共振波譜、質(zhì)譜與色譜的聯(lián)用、質(zhì)譜自身的串聯(lián)、激光拉曼光譜與紅外光譜研究有機結(jié)構(gòu)；傅里葉變換一紅外光譜和色譜的聯(lián)合，被譽為鑒定有機結(jié)構(gòu)的“指紋”；激光微探針質(zhì)譜可獲得有機物元素的局部形態(tài)和有機物的機構(gòu)信息；以電子能譜、二次離子質(zhì)譜、脈沖激光原子探針、俄歇電子能譜、x射線光電子能譜、x射線衍射和X射線吸收精細結(jié)構(gòu)技術(shù)等，研究表面與異質(zhì)界面原子的幾何結(jié)構(gòu)，表面與界面原子的遷移和擴散，表面電子態(tài)、異質(zhì)界面化學(xué)鍵，異質(zhì)界面擴散反映和界面化合物的形成動力學(xué)，異質(zhì)界面的浸潤性、薄膜形成機制和界面失效等等。不難想象，如果沒有理化檢測對材料的組成、結(jié)構(gòu)和性能及其它們之間相互關(guān)系的參與研究與檢測，材料的研究就無法進行；進而材料的組成、結(jié)構(gòu)和性能之間的關(guān)系及其變化規(guī)律就無法確立，材料科學(xué)就不能發(fā)展。

三、解決金屬材料研究中具體問題的實倒

通過對析出相的類型、結(jié)構(gòu)、組成與含量的研究，定量地研究了多種高溫合金的時效過程中相的析出、溶解規(guī)律和相變規(guī)律及其組成與各有關(guān)相間地關(guān)系、各相與性能間地關(guān)系。在對這些關(guān)系和規(guī)律的研究，選擇并確定了某些高溫合金有關(guān)合金元素的用量、熱處理制度，探討了其組織的穩(wěn)定性及其合金化機理和強化機理、失效原因等內(nèi)容。針對50硼鋼出現(xiàn)的脆化現(xiàn)象，通過對硼在鋼中的存在狀態(tài)與分布情況，對硼相結(jié)構(gòu)、組成與形成、溶解規(guī)律，測硼方法的系統(tǒng)研究，提出了Fe23（C，B）6相沿晶界析出的硼脆機理和通過高于9500C同溶處理，并結(jié)合快速冷卻，以達到消除或改善硼脆的措施。根據(jù)這種情況，國家對測硼方法進行統(tǒng)一，改訂了50硼鋼標準。通過錳的加入量的變化對93W—Ni—Fe—Co合金力學(xué)性能的影響，以及對合金中鎢顆粒和粘結(jié)相的含量與組成，合金的顯微組織與斷口形貌，錳同氧、硫等原子的分布狀態(tài)及其所形成夾雜物的類型、結(jié)構(gòu)、形態(tài)、尺寸及分布的系統(tǒng)研究，提出了錳在w—Ni—Fe—co系重合金中晶界凈化的作用機制，以及借加入某一或某些可凈化鎢顆粒/粘結(jié)相界面的合金元素。以提高鎢顆粒同粘結(jié)相問的結(jié)合強度，是提高其合金塑性和韌性的一種有效途徑。

四、結(jié)束語

理化檢測學(xué)是研究建立物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)和性能的測試方法，并提供其結(jié)果信息的科學(xué)。它在金屬材料研究中，為金屬材料提供其組成、結(jié)構(gòu)和性能的準確結(jié)果，參與金屬材料的組成、結(jié)構(gòu)和性能間相互關(guān)系及其變化規(guī)律的研究與確立。所以，理化檢驗是金屬材料研究的重要組成部分。

參考文獻：

[1]何東輝.等離子光譜儀在理化分析中的應(yīng)用[J].理化檢驗，2014.

[2]劉世華.材料理化檢驗測量不確定度評定方法的研究[J].企業(yè)文化，2015.