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，其可以被應用于生產領域，通過金屬加工能夠形成各種的金屬制品，用于生產生活的方方面面。在金屬材料的檢測方面，檢測精度常常會受到環境、人員、設備等因素的影響，檢測質量難以保障。在當前人們越來越關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，相關企業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，根據檢測結果來進行材料的科學應用，發揮金屬材料的價值。

1 金屬材料檢測的意義

1.1 有效控制金屬材料質量，提高金屬產品制造質量

近年來，各種不同類型的金屬材料都可以被應用于金屬產品的生產過程中，每種金屬產品對于金屬材料的質量、性能都有著不同的要求，只有保障了金屬產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，而有些金屬產品需使用延展性較好的材料。因此，針對這些情況，相關的生產廠家在使用金屬材料之前，必須嚴格開展相應的材料檢測，通過檢測來掌握金屬材料的質量與性能，從而提高金屬產品的質量。在當前的材料市場，充斥著各種的假冒偽劣產品，一些材料供應商為了經濟利益，常常會存在以次充好的情況，再加上金屬材料的特殊性，其質量與性能無法通過肉眼來識別，只有根據檢測技術與設備，才能夠全面獲得金屬材料的各方面性能參數。

1.2 預防金屬材料采購過程中的腐敗，建立社會優質誠信體系

在很多的工程建設、產品生產過程中，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選擇與應用，才能夠發揮金屬構件在整個橋梁結構穩定性方面的作用，基于金屬材料對工程質量的重要性，所使用的金屬材料必須要滿足工程材料的使用標準。在一些橋梁工程項目的實施過程中，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范性。

2 金屬材料檢測項目

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，密度是一個重要的阿靜側指標。在一些金屬材料的應用過程中，對于材料密度有著嚴格的要求，如果在金屬材料的密度檢測過程中，所獲得的檢測結果難以滿足材料使用的要求，此金屬材料將不可被應用，還需要進行其他金屬材料密度的檢測，直到其密度達到使用的要求方可結束密度檢測。

2.1.2 熔點

熔點也是金屬材料檢測與使用中需關注的一個關鍵指標。一般情況下，金屬的熔點主要指的是金屬材料由固態狀態向液態狀態轉變時的溫度。通過對金屬材料熔點的檢測，能夠為實際的生產提供切實的指導，比如，熔點對金屬的熱加工、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，需結合熔點檢測結果，保障金屬產品良好的耐熱性、膨脹性。

2.1.3 導電性

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

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的吸引力，不同的金屬材料同樣存在著磁性區別。在金屬材料的檢測過程中，磁性同樣是一個關鍵的檢測指標，根據磁性檢測，可以獲得金屬材料本身的磁力、剩余磁感應強度等性質。

2.2 化學性能

金屬材料的化學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特性。

3 金屬材料檢測過程中影響檢測質量的主要因素

3.1 環境因素影響

在金屬材料的檢測過程中，檢測結果常常會受到諸多因素的影響，比如，外界環境因素將會對檢測結果產生直接的影響。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一定的化學反應，而這些因素都屬于環境因素，最終將會干擾檢測結果的準確性[2]。環境因素對檢測結果的影響最終會影響人們對金屬材料性質的判定，比如，空氣中水分子與金屬材料的反應會導致材料本身的化學性質發生變化，不僅會增大檢測的難度，還會使檢測結果的真實性、準確性受到影響[3]。因此，為保障金屬材料檢測的質量，相關的檢測人員需在檢測過程中進行環境的管理與控制，最大程度上控制環境因素對檢測結果造成的不利影響，創造良好的檢測環境。

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，這就使得檢測結果會受到人員操作的影響，比如人員專業素質，檢測人員的專業素質高，則能夠在檢測的過程中嚴格遵守相應的檢測規范與要求，避免出現不規范的檢測操作行為。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素質。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素質較低，尚未達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，都會導致檢測誤差的出現。

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果的準確性。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果，如果試驗材料的直徑較小，將會導致抗拉伸強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，表面粗糙度會對屈服點產生極小的影響，而材料可塑性較差時，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 力學性能試驗

在金屬材料的應用過程中，在材料被轉變為金屬制品或者產品的過程中，往往會經歷多個處理與加工階段，而這些加工處理將會對金屬材料本身的性能產生一定的影響。因此，在金屬材料力學性能的檢測方面，一般是在金屬材料被制成產品后進行檢測的，在力學性能的檢測方面，試驗方法的選擇會根據金屬產品的具體情況來確定。比如，薄板類試驗在進行拉伸試驗時通常會選用專用的通用夾具夾持試樣，如圖1所示。在實際的檢測過程中，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，在金屬材料力學性能的檢測過程中，也可以借助于萬能材料試驗機來完成，在萬能材料試驗機的使用過程中，載荷傳感器能夠對試樣所受的載荷加以精確測量。試驗過程中，需進行恒定速度的設置，最終的輸出結果為載荷-位移曲線，如果在單純考慮最大荷重的前提下，所獲得的試驗結果相對準確。而如果在試驗過程中從研發的角度出發，驗證金屬材料在受到各個變形量影響時的載荷大小變化時，其檢測結果往往會與實際存在較大的偏差，而此差異性主要是在壓縮試驗的結果中，而對拉伸試驗結果準確性的影響相對較小[5]。造成此現象的原因主要體現在：金屬材料在承受一定的壓應力時，其形變量遠遠小于承受拉應力時的形變量，這種情況下，萬能材料試驗機設備難以根據前期的設定速度來進行試驗，實際的試驗檢測過程中，設備橫梁的運動速度會遠遠小于設定速度，如果在試驗機中沒有專門的光柵傳感器，在試驗檢測的過程中，也就無法及時掌握材料的變形情況，而在所獲得的試驗曲線中的輸出位移數據僅僅是設定速度與試驗時間的乘積，試驗檢測結果除了可以保障最大荷重結果的準確性以外，其他檢測結果并沒有實際的應用價值。要徹底解決這一問題，可以通過在試驗機中進行光柵傳感器的安裝來實現。

4.2 硬度檢測

在金屬材料的檢測過程中，硬度檢測也是關鍵性的指標，在硬度檢測方面，可以采用多種檢測方式。當前，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，根據試驗件壓痕直徑的測量，讀數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，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，需首先進行材料硬度的預測，選擇最為合理的試驗力與壓頭直徑，保障壓痕直徑符合相應的標準。

4.3 金相顯微組織分析

在金屬材料的金相分析時，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、劃痕與拖尾現象，而這些現象常常是由于試樣受力不均勻、砂紙與拋光布選型不當等造成的，尤其是在相對較軟的金屬材料上，制樣中的這些問題表現更為突出。腐蝕方式、腐蝕時間與環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行。在金屬材料的組織鑒別過程中，主要是由專業的檢測人員來操作的，如果在條件允許的情況下可以進行微區組織成分的分析、硬度檢測，通過綜合的檢測來進行金屬材料組織情況的準確判定。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驗，提升金相檢測能力。

5 結語

近年來，隨著各類金屬材料的出現，再加上生產生活中對各類金屬材料的依賴性逐步增大、應用范圍逐步擴大，為保障各種金屬材料的科學應用，發揮金屬材料本身的價值，就必須在日常的工作中加強金屬材料檢測，準確掌握金屬材料的各方面性能。