金属材料的性能及检验

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为更合理使用金属材料，充分发挥其作用，必须掌握各种金属材料制成的零、构件在正常工作情况下应具备的性能（使用性能）及其在冷热加工过程中材料应具备的性能（工艺性能）。
材料的使用性能包括物理性能（如比重、熔点、导电性、导热性、热膨胀性、磁性等）、化学性能（耐用腐蚀性、抗氧化性），力学性能也叫机械性能。
材料的工艺性能指材料适应冷、热加工方法的能力。
（一）、机械性能
机械性能是指金属材料在外力作用下所表现出来的特性。
1 、强度：材料在外力（载荷）作用下，抵抗变形和断裂的能力。材料单位面积受载荷称应力。
2 、屈服点（ бs ）：称屈服强度，指材料在拉抻过程中，材料所受应力达到某一临界值时，载荷不再增加变形却继续增加或产生 0.2%L 。时应力值，单位用牛顿 / 毫米 2 （ N/mm2 ）表示。
3 、抗拉强度（ бb ）也叫强度极限指材料在拉断前承受最大应力值。单位用牛顿 / 毫米 2 （ N/mm2 ）表示。
4 、延伸率（ δ ）：材料在拉伸断裂后，总伸长与原始标距长度的百分比。
5 、断面收缩率（ Ψ ）材料在拉伸断裂后、断面最大缩小面积与原断面积百分比。
6 、硬度：指材料抵抗其它更硬物压力其表面的能力，常用硬度按其范围测定分布氏硬度（ HBS 、 HBW ）和洛氏硬度（ HKA 、 HKB 、 HRC ）
7 、冲击韧性（ Ak ）：材料抵抗冲击载荷的能力，单位为焦耳 / 厘米 2 （ J/cm2 ） .
（二）、工艺性能
指材料承受各种加工、处理的能力的那些性能。
8 、铸造性能：指金属或合金是否适合铸造的一些工艺性能，主要包括流性能、充满铸模能力；收缩性、铸件凝固时体积收缩的能力；偏析指化学成分不均性。
9 、焊接性能：指金属材料通过加热或加热和加压焊接方法，把两个或两个以上金属材料焊接到一起，接口处能满足使用目的的特性。
10 、顶气段性能：指金属材料能承授予顶锻而不破裂的性能。
11 、冷弯性能：指金属材料在常温下能承受弯曲而不破裂性能。弯曲程度一般用弯曲角度 α （外角）或弯心直径 d 对材料厚度 a 的比值表示， a 愈大或 d/a 愈小，则材料的冷弯性愈好。
12 、冲压性能：金属材料承受冲压变形加工而不破裂的能力。在常温进行冲压叫冷冲压。检验方法用杯突试验进行检验。
13 、锻造性能：金属材料在锻压加工中能承受塑性变形而不破裂的能力。
（三）、化学性能
指金属材料与周围介质扫触时抵抗发生化学或电化学反应的性能。
14 、耐腐蚀性：指金属材料抵抗各种介质侵蚀的能力。
15 、抗氧化性：指金属材料在高温下，抵抗产生氧化皮能力。

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金属材料的检验

金属材料属于冶金产品，从事金属材料生产、订货、运输、使用、保管和检验必须依据统一的技术标准 -- 冶金产品标准。对从事金属材料的工作人员必须掌握标准的有关内容。
我国冶金产品使用的标准为国家标准（代号为 " 国标 "GB"" ）、部标（冶金工业部标准 "YB" 、一机部标准 "JB" 等、）企业标准三级。
（一） 包装检验
根据金属材料的种类、形状、尺寸、精度、防腐而定。
1 ． 散装：即无包装、揩锭、块（不怕腐蚀、不贵重）、大型钢材（大型钢、厚钢板、钢轨）、生铁等。
2 ． 成捆：指尺寸较小、腐蚀对使用影响不大，如中小型钢、管钢、线材、薄板等。
3 ． 成箱（桶）：指防腐蚀、小、薄产品，如马口铁、硅钢片、镁锭等。
4 ． 成轴：指线、钢丝绳、钢绞线等。
对捆箱、轴包装产品应首先检查包装是否完整。
（二） 标志检验
标志是区别材料的材质、规格的标志，主要说明供方名称、牌号、检验批号、规格、尺寸、级别、净重等。标志有；
5 ． 涂色：在金属材料的端面，端部涂上各种颜色的油漆，主要用于钢材、生铁、有色原料等。
6 ． 打印：在金属材料规定的部位（端面、端部）打钢印或喷漆的方法，说明材料的牌号、规格、标准号等。主要用于中厚板、型材、有色材等。
7 ． 挂牌：成捆、成箱、成轴等金属材料在外面挂牌说明其牌号、尺寸、重量、标准号、供方等。
金属材料的标志检验时要认真辨认，在运输、保管等过程中要妥善保护。
（三） 规格尺寸的检验
规格尺寸指金属材料主要部位（长、宽、厚、直径等）的公称尺寸。
8 ． 公称尺寸（名义尺寸）：是人们在生产中想得到的理想尺寸，但它与实际尺寸有一定差距。
9 ． 尺寸偏差：实际尺寸与公称尺寸之差值叫尺寸偏差。大于公称尺寸叫正偏差，小于公称尺寸叫负偏差。在标准规定范围之内叫允许偏差，超过范围叫尺寸超差，超差属于不合格品。
10 ． 精度等级：金属材料的尺寸允许偏差规定了几种范围，并按尺寸允许偏差大 小不同划为若干等级叫精度等级，精度等级分普通、较高、高级等。
11 ． 交货长度（宽度）：是金属材料交货主要尺寸，指金属材料交货时应具有的长（宽）度规格。
12 ． 通常长度（不定尺长度）：对长度不作一定的规定，但必须在一个规定的长度范围内（按品种不同，长度不一样，根据部、厂定）。
13 ． 短尺（窄尺）：长度小于规定的通常长度尺寸的下限，但不小于规定的最小允许长度。对一些金属材料，按规定可交一部分 " 短尺 " 。
14 ． 定尺长度：所交金属材料长度必须具有需方在订货合同中指定的长度（一般正偏差）。
15 ． 倍尺长度：所交金属材料长度必须为需方在订货合同中指定长度的整数倍（加锯口、正偏差）。
规格尺寸的检验要注意测量材料部位和选用适当的测量工具。
（四） 数量的检验
金属材料的数量，一般是指重量（除个别例垫板、鱼尾板以件数计），数量检验方法有：
17 ．按实际重量计量：按实际重量计量的金属材料一般应全部过磅检验。对有牢固包装（如箱、合、桶等），在包装上均注明毛重、净重和皮重。如薄钢板、硅钢片、铁合金可进行抽检数量不少于一批的 5% ，如抽检重量与标记重量出入很大，则须全部开箱称重。
18 ．按理论换算计量：以材料的公称尺寸（实际尺寸）和比重计算得到的重量，对那些定尺的型板等材都可按理论换算，但在换算时要注意换算公式和材料的实际比重。
（五） 表面质量检验
表面质量检验主要是对材料、外观、形状、表面缺陷的检验，主要有：
19 ．椭圆度：圆形截面的金属材料，在同一截面上各方向直径不等的现象。椭圆度用同一截面上最大与最小的直径差表示，对不同用途材料标准不同。

20 ．弯曲、弯曲度：弯曲就是轧制材料。在长度或宽度方向不平直、呈曲线形状的总称。如果把它们的不平程度用数字表示出来，就叫弯曲度。
21 ．扭转：条形轧制材料沿纵轴扭成螺旋状。
22 ．镰刀弯（侧面弯）：指金属板，带及接近矩形截面的形材沿长度（窄面一侧）的弯曲，一面呈凹入曲线，另一面对面呈凸出曲线，称为 " 镰刀弯 " 。以凹入高度表示。
23 ．瓢曲度：指在板或带的长度及宽度方向同时出现高低起伏的波浪现象，形成瓢曲形，叫瓢曲度。表示瓢曲程度的数值叫瓢曲度。
24 ．表面裂纹：指金属物体表层的裂纹。
25 ．耳子：由于轧辊配合不当等原因，出现的沿轧制方向延伸的突起，叫作耳子。
26 ．括伤：指材料表面呈直线或弧形沟痕通常可以看到沟底。
27 ．结疤：指不均匀分布在金属材料表面呈舌状，指甲状或鱼鳞状的薄片。
28 ．粘结：金属板、箔、带在迭轧退火时产生的层与层间点、线、面的相互粘连。经掀开后表面留有粘结痕迹，叫粘结。
29 ．氧化铁皮：氧化铁皮是指材料在加热、轧制和冷却过程中，在表面生成的金属氧化物。
30 ．折叠：是金属在热轧过程中（或锻造）形成的一种表面缺陷，表面互相折合的双金属层，呈直线或曲线状重合。
31 ．麻点：指金属材料表面凹凸不平的粗糙面。
32 ．皮下气泡：金属材料的表面呈现无规律分布大小不等、形状不同、周围圆滑的小凸起、破裂的凸泡呈鸡爪形裂口或舌状结疤，叫作气泡。
表面缺陷产生的原因主要上由于生产、运输、装卸、保管等操作不当。根据对使用的影响不同，有的缺陷是根本不允许超过限度。有些缺陷虽然不存在，但不允许超过限度；各种表面缺陷是否允许存在，或者允许存在程度，在的关标准中均的明确规定。
（六） 内部质量检验的保证条件
金属材料内部质量的检验依据是根据材质适应不同的要求，保证条件亦不同，在出厂和验收时必须按保证条件进行检验，并符合要求，保证条件分；
33 ．基本保证条件：对材料质量最低要求，无论是否提出，都得保证，如化学成份，基本机械性能等。
34 ．附加保证条件：指根据需方在订货合同中注明要求，才进行检验，并保证检验结果符合规定的项目。
35 ．协议保证条件：供需双方协商并在订货合同中加以保证的项目。
36 ．参改条件：双方协商进行检验项目，但仅作参考条件，不作考核。
金属材料内部质量检验主要有机械性能、物理性能、化学性能、工艺性能、化学成分和内部组织检验。机械性能、工艺性能第一部分已介绍，这里只对化学成分和内部组织的检验方法的原理及简单过程做概括介绍。
（七） 化学成分检验
化学成分是决定金属材料性能和质量的主要因素。因此，标准中对绝大多数金属材料规定了必须保证的化学成分，有的甚至作为主要的质量、品种指标。化学成分可以通过化学的、物理的多种方法来分析鉴定，目前应用最广的是化学分析法和光谱分析法，此外，设备简单、鉴定速度快的火花鉴定法，也是对钢铁成分鉴定的一种实用的简易方法。
37 ．化学分析法：根据化学反应来确定金属的组成成分，这种方法统称为化学分析法。化学分析法分为定性分析和定量分析两种。通过定性分析，可以鉴定出材料含有哪些元素，但不能确定它们的含量；定量分析，是用来准确测定各种元素的含量。实际生产中主要采用定量分析。定量分析的方法为重量分析法和容量分析法。
重量分析法：采用适当的分离手段，使金属中被测定元素与其它成分分离，然后用称重法来测元素含量。
容量分析法：用标准溶液（已知浓度的溶液）与金属中被测元素完全反应，然后根据所消耗标准溶液的体积计算出被测定元素的含量。
38 ．光谱分析法：各种元素在高温、高能量的激发下都能产生自己特有的光谱，根据元素被激发后所产生的特征光谱来确定金属的化学成分及大致含量的方法，称光谱分析法。通常借助于电弧，电火花，激光等外界能源激发试样，使被测元素发出特征光谱。经分光后与化学元素光谱表对照，做出分析。
39 ．火花鉴别法：主要用于钢铁，在砂轮磨削下由于摩擦，高温作用，各种元素、微粒氧化时产生的火花数量、形状、分叉、颜色等不同，来鉴别材料化学成分（组成元素）及大致含量的一种方法。
（八）内部质量检验
常见的内部组织缺陷有：
40 ．疏松：铸铁或铸件在凝固过程中，由于诸晶枝之间的区域内的熔体最后凝固而收缩以及放出气体，导致产生许多细小孔隙和气体而造成的不致密性。
41 ．夹渣：被固态金属基体所包围着的杂质相或异物颗粒。
42 ．偏析：合金金属内各个区域化学成分的不均匀分布。
43 ．脱碳：钢及铁基合金的材料或制件的表层内的碳全部或部分失掉的现象。
另外，汽泡、裂纹、分层、白点等也是常见的内部组织缺陷，对内部组织（晶粒、组织）及内部组织缺陷的检验办法常用有：
44 ．宏观检验：利用肉眼或 10 倍以下的低倍放大镜观察金属材料内部组织及缺陷的检验。常用的方法有断口检验、低倍检验、塔形车削发纹检验及硫印试验等。
主要检验气泡、夹渣、分层、裂纹晶粒粗大、白点、偏析、疏松等。
45 ．显微检验：显微检验又叫作高倍检验，是将制备好的试样，按规定的放大倍在相显微镜下进行观察测定，以检验金属材料的组织及缺陷的检验方法。一般检验夹杂物、晶粒度、脱碳层深度、晶间腐蚀等。
46 ．无损检验：无损检验有磁力探伤、萤光探伤和着色探伤。磁力探伤用于检验钢铁等铁磁性材料接近表面裂纹、夹杂、白点、折叠、缩孔、结疤等。萤光探伤和着色探伤用于无磁性材料如有色金属、不锈钢、耐热合金的表面细小裂纹及松孔的检验。
47 ．超声波检验：又叫超声波探伤。利用超声波在同一均匀介质中作直线性传播。但在不同两种物质的界面上，便会出现部分或全部的反射。因此，当超声波迂到材料内部有气孔、裂纹、缩孔、夹杂时，则在金属的交界面上发生反射，异质界面愈大反射能力愈强，反之愈弱。这样，内部缺陷的部位及大小就可以通过探伤仪萤光屏的波形反映出来。常用的超声波探伤有 X 光和射线探伤。