金屬材料樣品制備質量控制的重要性

羅哲文

伴隨科學技術不斷進步，各個領域對金屬材料的高性能需求也在不斷增加，使得性能質量比較好的金屬材料在一些行業的應用日益擴大。目前，我國對樣品制備的研究有很多，但是針對金屬材料樣品制備質量控制的研究非常少，使得金屬材料樣品制備工作開展期間質量工作的不到位，造成金屬材料樣品制備質量達不到要求，這不僅會造成金屬材料的浪費，還會影響金屬材料樣品制備工藝的發展。通過此次介紹了金屬材料樣品制備質量控制，希望對今后金屬材料樣品制備質量控制的研究有所幫助。

1 金屬材料樣品制備質量控制的重要性

金屬材料在我國經濟、生產以及生活中占據重要的地位，尤其是工程材料的主體就是金屬材料，而且其性能對人們生產生活的財產和生命有著很多的影響，所以要重視金屬材料的質量控制，從而提高金屬材料的使用性能。一般，在金屬材料的所有性能試驗中，由于化學處理、生產工藝以及熱處理等各種冶金因素確定的基本材料特性結果一定要真實地表述，并且不能受到試驗因素的限制。金屬材料樣品檢測和采集樣品之間的橋梁就是樣品制備，而且金屬材料樣品制備加工質量會對金屬材料性能試驗結果造成很大程度的影響。如若金屬材料樣品制備的工藝、質量與國家相關性能檢測制度的標準存在差距，就算樣品制備在其他方面有突出優點，也會使得測試的結果不具備真實性，檢測所呈現出來的材料特性不能準確代表金屬材料的特性。測試數據是否真實可靠，主要取決于所制備樣品的代表性和可靠性。因此，采集具有代表性的樣品，制備嚴格符合標準要求的樣品，保持原始材料的特性，是保證檢測數據準確性和真實性的前提和前提。針對金屬材料樣品制備的我國制定了明確的檢驗、管理和制作標準，如《檢測和校準實驗室能力認可準則》、《實驗室認可準則在金屬材料檢測實驗室的應用說明》。由此可以看出，金屬材料樣品制備加工的工藝技術只有符合國家規定標準，才能保障樣品制備檢驗的準確和科學合理，同時也是實驗室必要強調和認可的內容。

2 當前國內外金屬樣品制備發展情況

當前國外內實驗室人員已經認識認識到了金屬材料樣本品制備質量控制的重要性，也對相關環節提高了重視。我國一些大型鋼鐵集團技術人員，如，萊鋼、鞍鋼等，已經對在取樣過程中能夠干擾金屬材料力學能的因素進行了研究，如，取樣方向、方位、方式、尺寸、制備方法等。寶鋼集團的一位教授還對金屬材料樣品制備和力學性能實驗結果之間的關系在自己著作的《理化檢測——物理分冊》中進行了詳細介紹，還對不同標準的金屬材料樣品制備進行了詳細講解和闡述。此外，我國質檢機構的一些員工也對金屬材料樣品制備檢測進行了研究，還提出了自己的想法，同時還針對金屬樣品管理闡述自己的意見。即便當前很多企業技術人員已經對這方面問題進行了深入研究，質量檢測機構也在這方面投入了大量人力物力和財力，而且意識到金屬材料樣品制備重大作用的人員數量也變得越來越多，但當前只是更多人建議對樣品檢測前的驗收過程進行規范，還有一些人提議對相關標準進行進一步完善，在實際工作中并沒有在這方面采取更多措施。現在我國已經有項目組在樣品加工制備方面獲得了不錯效果，基本實現了自動化管理，但依然存在一些不足之處，如，加工圖譜量不太大只能用于常規鋼板理學性能樣品圖，想要實現對多種樣品制備圖的應用還需要在資料整理方面進行提升，同時還要在圖紙繪制方面進行更深入研究，還有很多工作需要進行。另外，這種自動化管理只能依靠特定系統實現，并不能移植到其他系統當中，嚴重缺乏通用性。針對這些不足，相關技術人員將會繼續進行研究，以便可以進一步完善金屬材料樣品檢測制備圖庫，同時可以研發出通用的樣品制備信息管理系統，這樣就可以為金屬材料樣品制備提供技術支持，還可以為自動化管理的實現提供堅實保障。

3 金屬材料樣品制備要求和質量控制問題

3.1 金屬材料樣品制備要求

第一，金屬材料的具備的力學性能不可以在樣品制備加工期間受到影響，而且在消除由剪切或是沖壓加工所產生的部分硬化材料時需要采用機加工的方法。通常不能小于鋼產品的厚度或是直徑。另外最小不能小于20 毫米。第二，當需要在標準狀態下進行熱處理時，確保樣品的熱處理系統與樣品坯料的熱處理系統相同。第三，在取樣過程中，應對取樣產品、樣品、坯料和樣品進行標記，以便始終能夠識別取樣位置和方向。第四，取樣方向應在產品標準或供需雙方協議中規定。

3.2 金屬材料樣品制備質量控制問題

目前，不同類型的產品在取樣方向、位置、大小數據、方法、形狀以及精準度的要求等方面的需求不同，所以在進行金屬材料樣品制備的工藝技術也存在很大的差別。即使是一種類型不同規格的樣品，在加工樣品制備時取樣的位置和各方面的數據也存在差異，所以說，金屬材料樣品的制備工藝具有非常強的專業性。參與金屬材料樣品制備的工作人員工作期間如若沒有對樣品制備過程和標準要求非常熟練的人員檢查成品質量，只是根據相關標準和規定加工樣品制備同樣很容易出現質量問題，甚至制作工藝方面出現錯誤。另外，當前，大部分金屬材料實驗室會通過外加工的方式完成樣品制備的工作，主要由于樣品制備過程具有獨特的特點以及行業之間存在差異，使得實驗室無法獨立完成制備工作。但是，在金屬材料樣品制備完成后，對其是否符合標準是難以通過驗收準確判斷的，比方說，無法從完工后的樣品中看出取樣位置是否準確。如果不能嚴格控制金屬材料樣品制備的質量就會出現很多的問題。現如今，金屬材料樣品制備質量控制存在的問題主要有以下方面。

第一，實驗室中沒有完整的樣品制備信息系統，所以，向外加工一方提供樣品需要的數據、信息以及樣式時只能采用語言表述和簡單的圖紙來傳達要求。基于此情況，想要確保金屬材料樣品制備的質量是完全依靠樣品加工人員的接收能力和自身素質和技術。而且在樣品制備期間如果出現雙方溝通問題，或是不同產品大量生產時，就很容易造成金屬材料制備加工與標準要求不相符的情況發展。比方說，在樣品制備期間溫度與濕度不足。配置的樣品不均勻等。第二，實驗室對樣品制備流程的管控失去了有效性。通過外加工完成樣品制備期間，實驗室對整個制備過程無法嚴格按照自己的質量管理體系實施，使得樣品制備質量無法有效控制。比方說，人為誤差等。同時樣品制備過程的信息流傳和結算都是人工完成，這樣會導致樣品制備誤差高、效率低。另外，在整個檢驗周期中樣品制備占據的時間比較大，通常占據50%到80%不等，如果想要準時的預測出樣品制備周期，就要保證檢驗任務可以在規定的時間內完成。第三，目前，外加工樣品是在實驗室管理系統以外進行的，所以，實驗室的管理系統對樣品制備成本的核算、雙方關系的協調以及應對突發事件等工作沒有制約性，使得樣品制備管理難度增加，還會大大提高管理的成本。

4 金屬材料樣品制備質量控制的完善方案

由上述看出，金屬材料樣品制備期間由于依靠人工的程度比較大、要求具有較高的專業性以及對樣品制備的要求高等方面的原因，使得金屬材料樣品制備質量控制實施比較困難。為了能夠有效地控制金屬材料樣品制備質量，相關部門和技術人員可以構建能夠全面涵蓋所有產品與項目樣品制備的標準圖庫資源的信息管理系統。在有人要求加工樣品制備時，可以在金屬材料樣品信息管理系統中將符合標準的樣品取樣位置、取樣形狀、取樣的大小數據等內容形成圖紙，然后具體加工技術人員在根據圖紙進行樣品制備。同時還要注意進行內部抽檢，其實則就是由檢測人員從完成檢測的樣品中抽取一些樣品，按照加工流程制備和正樣一起進行檢測，從而對樣品加工質量得出最終結論。另外，在金屬材料樣品制備加工完成之后，有關樣品的費用結算、流轉程序以及其他方面的調整等都可以通過信息管理系統自動完成，這樣可以有效地降低金屬材料樣品制備過程各個環節的人為失誤，同時還可以降低樣品制備的工作量。

第一，在建設金屬材料樣品制備圖庫資源時，要嚴格地按照力學、加工工藝、金相、腐蝕技術等將符合標準的圖紙繪制出來，這樣才能合理檢測。

力學性能試驗：一般，金屬制品生產期間會使用很多種加工工藝，很容對金屬本身的特性造成破壞，所以要在金屬樣品制備完成后對其進行力學檢測，這樣可以清楚地了解金屬樣品制備的真實情況。由于金屬制品的特性不同在進行力學實驗時，需要依據實際情況選擇合適的實驗方法。如果樣品制備是薄板樣式，可以以拉伸實驗為主，還要使用通用夾。但是薄板樣品使用通用夾容易打滑，所以使用橡膠條纏繞試樣兩端，這樣可以正常拉伸樣品。另外，在對萬能材料進行力學實驗，可以使用高精度的載荷傳感器，利用該裝置可檢測樣品所受的載荷，所獲得的數據可以作為金屬樣品質量分析的依據。如若對金屬樣品檢測時只考慮最大荷重，這樣的方法可以獲得較為準確是結果。另外，高精度的載荷傳感器如果沒有配置光柵傳感器，就會降低對金屬材料的感知程度，使得力學實驗無法精準地掌握材料的變化特點，為避免該問題，可為試驗機加裝光柵傳感器，若不具備增設光柵傳感器的條件，應轉為拉伸試驗，以作為壓縮試驗的取代形式。

金相顯微組織分析：在金屬材料樣品制備的金相分析中，樣品制備、腐蝕和顯微組織識別是最常見的問題。尤其是在材質較軟的金屬材料樣品制備過程中，樣品最常見的問題是試樣表面的不平整、劃傷和拖尾，這通常是由于試樣的應力不均勻以及砂紙和拋光布的選擇不當造成的。另外，腐蝕方式、腐蝕時間和環境溫度或直接影響腐蝕效果，而腐蝕效果會對金屬制備后期組織鑒別與和判斷正常進行產生影響。在金屬材料的組織鑒別期間，在條件允許的情況下，檢測人員可以進行顯微組織成分分析和硬度試驗，通過綜合試驗可以準確測定金屬材料的顯微組織。為了避免金相組織分析中出現的各種問題，有必要逐步提高專業人員的技能水平，使檢測人員在日常檢測工作中不斷積累經驗，提高金相檢測能力。

腐蝕檢測：目前，金屬材料樣品制備的腐蝕過程大多都具有電化學性質，因此對電化學測試技術成為金屬腐蝕檢測的重要技術手段。

第二，加強金屬材料樣品制備的性能檢測。在對金屬材料樣品制備進行性能測試時，主要采用化學物理和有機化學的方法測試，以此來確定金屬材料本身是否有損傷。譬如說，在對樣品進行壓痕硬度測試時，測試的方法不同會得到不一樣是壓痕硬測試值，目前，常常使用的測試方法為玻璃壓痕硬度測試。中國壓痕質量控制中心的布氏硬度計測量方法特別適用于硬度相對較低的金屬材料的壓痕測量。洛氏法特別適用于硬度相對較高的固體金屬，如鋼和合金鋼。維氏和納特測量法主要用于測定低硬度材料的硬度含量。所以說，在對金屬材料樣品制備質量測試時，要選擇合適的測試方法，這樣才能為樣品需求人員提供最為準確的質量檢測資料。

第三，解讀產品標準，細化實驗設計，完成每一個產品的測試，每一個性能測試，并與取樣方向、取樣位置、取樣方法、樣品形狀、樣品尺寸、樣品精度、表面狀態、樣品制備方法等相對應，同時還要與圖紙之間產生關聯。

第四，建立完善的獨立的金屬材料樣品制備信息管理系統。通過系統自動實現樣品制備功能、核準功能、費用核算功能等。

樣品制備功能：樣品制備是業務管理員實施項目設計流程中的主要內容之一。在樣品制備期間主要是由業務人員調試啟動，之后的樣品制備狀態是自動生成。根據業務人員對金屬材料樣品制備需求的確認信息依照報告的編號登錄每個制備加工流程。頁面上呈現的各種信息都是金屬樣品制備的相關信息和檢驗信息，這些信息是完全被限制更改的。

樣品制備核準功能：金屬樣品的制品業務工作者在完成制備流程之后，就會直接進入到樣品的制品工作中，這是在流程匯總出現的全部信息都會被系統固定住，所以可以對系統進行操作的人員都不能對數據進行改變。而且在金屬材料樣品制備狀態被信息管理系統鎖定后，金屬材料樣品制備的檢測管理人員根據已制備狀態講的是否與標準和要求一致時，如果提出讓業務人員重新根據數據制定樣品制備信息。業務人員需要重新根據標準要求制定樣品制備，然后檢測員在申請復檢。

費用核算功能：根據實驗室管理的基本要求和特點，授權簽字人同意出具檢驗報告后，就可視為樣品制備業務的檢驗過程已經完成。通常在檢驗報告的批準完成就是對樣品制備的檢驗工作可以結束，但是不包括樣品的儲存、儲存或清洗。在此基礎上，樣品制備流程中的費用核算被設計成由檢驗報告批準觸發。中央數據庫確定與核查有關的業務信息，包括批準報告的人和批準報告的日期，這需要過渡到完成。在樣品制備過程頁面，操作負責人選擇完成狀態，并可根據控制報告編號記錄測試操作的制備成本。最后，業務主管根據制備檢驗機構報送的制備費和業務管理員的預算按照樣品制備記錄一一進行比對。

5 結論

綜上所述，在對金屬材料樣品制備進行質量控制，主要是為了可以確保樣品制備檢測數據的真實和準確。當前，金屬材料檢測實驗的難題就是樣品制備流程。這是由于金屬材料樣品制備的大多數都是外配業務，樣品制備加工技術人員在于需求人員進行相關信息溝通與加工過程很容易出現問題，這樣會造成樣品制備質量無法達到標準。如若金屬材料樣品制備各項流程中出現偏差，就會導致對樣品制備的檢測數據失去有效性和價值，另外，樣品制備過程中信息量巨大，極易導致人為失誤和偏差。因此，想要有效地控制金屬材料樣品制備質量就需要大大提高樣品制備過程的自動化程度，完成樣品處理光譜的自動分配、樣品遷移和時間管理，大大減少誤差和工作量，確保金屬材料檢測實驗室的廣泛應用，將帶來顯著的經濟效益和社會效益。