金屬材料檢測(cè)技術(shù) 余自勇

1、金屬材料檢測(cè)技術(shù) 余自勇第1頁(yè)，共24頁(yè)，2022年，5月20日，22點(diǎn)14分，星期三 金屬材料常規(guī)性檢驗(yàn)1.1 化學(xué)成分 1.2 物理性質(zhì)1.3 力學(xué)性能1.4 表面性能1.5 細(xì)微組織 1.6 拉伸試驗(yàn)主要內(nèi)容：第2頁(yè)，共24頁(yè)，2022年，5月20日，22點(diǎn)14分，星期三1.1 金屬材料化學(xué)成分1.1.1 研究化學(xué)成分目的 金屬的化學(xué)成分決定了材料的基本性能. 材料鑒定,了解該材料特性; 研判競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的材料; 制程表面異常污染分析; 重金屬含量測(cè)試,環(huán)保要求. 含量大于0.001%的元素; 測(cè)量表面直徑8mm的塊狀,研磨適當(dāng)及平坦. 多元素同時(shí)分析 鐵/鎂/鋁/銅/錫/鋅/鈦基材料的化學(xué)

2、成分第3頁(yè)，共24頁(yè)，2022年，5月20日，22點(diǎn)14分，星期三1.2 金屬物理性能1.2.1 研究物理性能目的 了解銅材料導(dǎo)電率,以作為連接器設(shè)計(jì)選材的參考. 測(cè)試表面光澤,驗(yàn)證產(chǎn)品品質(zhì)及制程能力. 了解金屬材料在溫度作用下的性能變化. 其它物理性能如熱傳導(dǎo)等。1.2.2 物理性質(zhì)測(cè)試項(xiàng)目 金屬密度: 鎂1.74,鋁2.7,鈦4.5,鐵7.8 金屬導(dǎo)電率:AgCuAuAl 表面光澤度 金屬熱處理性能第4頁(yè)，共24頁(yè)，2022年，5月20日，22點(diǎn)14分，星期三1.2.3 測(cè)設(shè)物理性能的儀器一般依據(jù)規(guī)范,微歐姆計(jì)配合適當(dāng)?shù)闹尉邅?lái)測(cè)量電阻. 導(dǎo)電度IACS%.t)/L(.m)% IACS=(0

3、.017241*100)/ 阻抗 測(cè)量范圍為200m-200k 解析度微0.01m-10 表面阻抗: , / , .cm.微歐姆計(jì)表面阻抗計(jì)第5頁(yè)，共24頁(yè)，2022年，5月20日，22點(diǎn)14分，星期三1.3 金屬機(jī)械性質(zhì) 1.3.1 研究性能的目的 原物料的進(jìn)料管制 金屬材料設(shè)計(jì)選用的參考 制程參數(shù)控制，如沖壓或焊接 生產(chǎn)遭遇問(wèn)題時(shí)，有關(guān)材料因素的判定。 1.3.2 機(jī)械性能測(cè)設(shè)項(xiàng)目 抗拉強(qiáng)度 降伏強(qiáng)度 伸長(zhǎng)率 彎曲強(qiáng)度 硬 度 推 拉 力第6頁(yè)，共24頁(yè)，2022年，5月20日，22點(diǎn)14分，星期三1.3.3 測(cè)試儀器及功能-推力扭力精密荷重試驗(yàn)機(jī)Scale: 5/20/50/100/20

4、0kg精 度: 0.2%測(cè)試: 焊接熔接鉚接等組件結(jié)合力 彈簧彈力 機(jī)殼壓縮疲勞 CONN插撥力等Scale: 60 Kg*cm, 6 Kg*cm精 度: 3% 測(cè)試: 螺絲及螺柱扭矩. 第7頁(yè)，共24頁(yè)，2022年，5月20日，22點(diǎn)14分，星期三維氏硬度計(jì)1.3.3 測(cè)試儀器及功能-維氏硬度作用載荷:HV 0.5 ,HV 500g維氏硬度:HV,HRC表面硬度與芯部硬度測(cè)試精度: 0.7%適用范圍: 小五金,沖壓薄材,不規(guī)則零件等第8頁(yè)，共24頁(yè)，2022年，5月20日，22點(diǎn)14分，星期三洛氏硬度計(jì)1.3.3 測(cè)試儀器及功能-洛氏硬度切取適當(dāng)大小試片,將其上下表面磨平,并保持平行,以硬度

5、試驗(yàn)機(jī)在試片表面壓下印痕,再依據(jù)印痕深度或大小量測(cè)材料硬度.洛氏硬度及適用范圍:HRA(硬質(zhì)合金), HRB (沖壓板材),HRC(模具零件), HR30N HR45N HR30T HRE HRF HRR等.第9頁(yè)，共24頁(yè)，2022年，5月20日，22點(diǎn)14分，星期三 最大力: 10噸 標(biāo)準(zhǔn)試片: 寬約12.5(25)/長(zhǎng)約200 測(cè)試項(xiàng)目:抗拉強(qiáng)度/降伏強(qiáng)度/伸長(zhǎng)率/楊氏模量/ 彎曲試驗(yàn)等. 焊/鉚等組合件力學(xué)測(cè)試,沖壓板材彎曲性,電鍍件 結(jié)合力1.3.4 測(cè)試儀器及功能-萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)第10頁(yè)，共24頁(yè)，2022年，5月20日，22點(diǎn)14分，星期三1.4 金屬表面性質(zhì)1.4

6、.1 研究表面性質(zhì)目的 了解金屬材料表面特性及零件,以作為: 表面處理制程之參考 進(jìn)料檢驗(yàn)管制 缺陷分析 1.4.2 鍍層性質(zhì)測(cè)試項(xiàng)目 涂鍍層/陽(yáng)極層厚度 鍍層結(jié)構(gòu) 鍍層顯微組織 表面粗糙度 耐磨耗性第11頁(yè)，共24頁(yè)，2022年，5月20日，22點(diǎn)14分，星期三1.4.3 表面性質(zhì)測(cè)試儀器及功能X-Ray 膜厚儀單層:Ni/Fe,Zn/Fe等.雙層:Sn/Ni/Cu,Ni/Cu/Fe合金鍍層:SnPb/Cu金屬及ABS塑膠上膜厚;應(yīng)用:鍍層結(jié)構(gòu)判定與量測(cè); 鍍層成份測(cè)試.以X-Ray照射樣品,使鍍層金屬原子激發(fā)產(chǎn)生二次發(fā)射光譜,由其頻率及強(qiáng)度值求出鍍層厚度第12頁(yè)，共24頁(yè)，2022年，5月

7、20日，22點(diǎn)14分，星期三 指定紙帶 55/175/275g 接觸壓力 適用: 陽(yáng)極膜,印刷字體,烤漆面 等的耐磨耗性 RCA 耐磨耗儀 線性磨耗試驗(yàn)機(jī) 磨耗測(cè)試(CS-10) . 耐刮痕測(cè)試 鋼絲絨磨耗 適用於陽(yáng)極膜產(chǎn)品 第13頁(yè)，共24頁(yè)，2022年，5月20日，22點(diǎn)14分，星期三1.5 金相顯微組織1.5.1 顯微分析目的 材料性質(zhì)與其組織有密不可分的關(guān)系: 預(yù)測(cè)及研判材料可能之特性,如材質(zhì)判定; 發(fā)生破壞的可能原因,如各種失效分析; 表面及內(nèi)部缺陷觀察,如錫球內(nèi)部空洞; 制程改善&驗(yàn)證. 1.5.2 觀察和評(píng)估項(xiàng)目 結(jié)晶組織 晶粒大小 介 在 物 析出組織 鍍層組織 形貌觀察第14

8、頁(yè)，共24頁(yè)，2022年，5月20日，22點(diǎn)14分，星期三1.5.3 顯微組織測(cè)試之儀器精密切割機(jī)研磨拋光機(jī)熱鑲埋機(jī)a 切割:b 鑲埋:c 研磨:d 拋光:e 腐蝕:第15頁(yè)，共24頁(yè)，2022年，5月20日，22點(diǎn)14分，星期三1.5.3 顯微組織測(cè)試儀器及功能經(jīng)前處理好的金相試片置於金相顯微鏡下,將調(diào)整焦距使圖像清晰,以適當(dāng)?shù)姆糯蟊堵?觀察其組織.(放大倍率501000X)金相顯微鏡第16頁(yè)，共24頁(yè)，2022年，5月20日，22點(diǎn)14分，星期三1.5.3 顯微組織缺陷觀察實(shí)例錫球空洞鋁合金鐳射點(diǎn)焊第17頁(yè)，共24頁(yè)，2022年，5月20日，22點(diǎn)14分，星期三1.6 掃描電子顯微鏡+能譜

9、儀1.6.1儀器配置參數(shù) 型號(hào) SEM (HITACH ,S-3700N)+ EDS (OXFORD , INCA ) 技術(shù)參數(shù) 放大倍數(shù): 5300,000 X 解 析 度 : 3 nm 分析元素范圍: Be(4)U(92) 最大樣品尺寸: 300 mm 分析對(duì)象: 固體樣品,如金屬/塑膠/生 物樣品等.第18頁(yè)，共24頁(yè)，2022年，5月20日，22點(diǎn)14分，星期三1.6 拉伸試驗(yàn)定義：測(cè)定材料在單向靜拉伸力作用下強(qiáng)度與塑性指標(biāo)的力學(xué)性能試驗(yàn)。應(yīng)用學(xué)科：材料科學(xué)技術(shù)（一級(jí)學(xué)科）；材料科學(xué)技術(shù)基礎(chǔ)（二級(jí)學(xué)科）；材料科學(xué)基礎(chǔ)（二級(jí)學(xué)科）；材料的表征與測(cè)試（二級(jí)學(xué)科）第19頁(yè)，共24頁(yè)，2022

10、年，5月20日，22點(diǎn)14分，星期三拉伸試驗(yàn)是指在承受軸向拉伸載荷下測(cè)定材料特性的試驗(yàn)方法。利用拉伸試驗(yàn)得到的數(shù)據(jù)可以確定材料的彈性極限、伸長(zhǎng)率、彈性模量、比例極限、面積縮減量、拉伸強(qiáng)度、屈服點(diǎn)、屈服強(qiáng)度和其它拉伸性能指標(biāo)。從高溫下進(jìn)行的拉伸試驗(yàn)可以得到蠕變數(shù)據(jù)。金屬拉伸試驗(yàn)的步驟可參見(jiàn)ASTM E-8標(biāo)準(zhǔn)。塑料拉伸試驗(yàn)的方法參見(jiàn)ASTM D-638標(biāo)準(zhǔn)、D-2289標(biāo)準(zhǔn)（高應(yīng)變率）和D-882標(biāo)準(zhǔn)（薄片材）。ASTM D-2343標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了適用于玻璃纖維的拉伸試驗(yàn)方法；ASTM D-897標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了適用于粘結(jié)劑的拉伸試驗(yàn)方法；ASTM D-412標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了硬橡膠的拉伸試驗(yàn)方法。 鋼筋高速

11、拉伸試驗(yàn) 第20頁(yè)，共24頁(yè)，2022年，5月20日，22點(diǎn)14分，星期三（）低碳鋼拉伸試驗(yàn)1.準(zhǔn)備試件。用刻線機(jī)在原始標(biāo)距 范圍內(nèi)刻劃圓周線（或用小鋼沖打小沖點(diǎn)），將標(biāo)距內(nèi)分為等長(zhǎng)的10格。用游標(biāo)卡尺在試件原始標(biāo)距內(nèi)的兩端及中間處兩個(gè)相互垂直的方向上各測(cè)一次直徑，取其算術(shù)平均值作為該處截面的直徑，然后選用三處截面直徑的最小值來(lái)計(jì)算試件的原始截面面積A。（取三位有效數(shù)字）。2.調(diào)整試驗(yàn)機(jī)。根據(jù)低碳鋼的抗拉強(qiáng)度b和原始橫截面面積估算試件的最大載荷，配置相應(yīng)的擺錘，選擇合適的測(cè)力度盤(pán)。開(kāi)動(dòng)試驗(yàn)機(jī)，使工作臺(tái)上升10mm左右，以消除工作臺(tái)系統(tǒng)自重的影響。調(diào)整主動(dòng)指針對(duì)準(zhǔn)零點(diǎn)，從動(dòng)指針與主動(dòng)指針靠攏，調(diào)

12、整好自動(dòng)繪圖裝置。3.裝夾試件。先將試件裝夾在上夾頭內(nèi)，再將下夾頭移動(dòng)到合適的夾持位置，最后夾緊試件下端。4.檢查與試車(chē)。請(qǐng)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師檢查以上步驟完成情況。開(kāi)動(dòng)試驗(yàn)機(jī)，預(yù)加少量載荷（載荷對(duì)應(yīng)的應(yīng)力不能超過(guò)材料的比例極限），然后卸載到零，以檢查試驗(yàn)機(jī)工作是否正常。5.進(jìn)行試驗(yàn)。開(kāi)動(dòng)試驗(yàn)機(jī)，緩慢而均勻地加載，仔細(xì)觀察測(cè)力指針轉(zhuǎn)動(dòng)和繪圖裝置繪出 圖的情況。注意捕捉屈服荷載值，將其記錄下來(lái)用以計(jì)算屈服點(diǎn)應(yīng)力值S,屈服階段注意觀察滑移現(xiàn)象。過(guò)了屈服階段，加載速度可以快些。將要達(dá)到最大值時(shí)，注意觀察“縮頸”現(xiàn)象。試件斷后立即停車(chē)，記錄最大荷載值。第21頁(yè)，共24頁(yè)，2022年，5月20日，22點(diǎn)14分，星期三6.取下試件和記錄紙。7.用游標(biāo)卡尺測(cè)量斷后標(biāo)距。8.用游標(biāo)卡尺測(cè)量縮頸處最小直徑d1。低碳鋼縮頸階段低碳鋼拉伸試驗(yàn)曲線圖第22頁(yè)，共24頁(yè)，2022年，5月20日，22點(diǎn)14分，星期三（二）鑄鐵拉伸試驗(yàn)1.準(zhǔn)備試件。除不必刻線或打