金属材料检测常见问题分析

2023-01-09袁帅

中国金属通报 2022年15期

袁帅

金属材料作为一种特殊的材料，可以被用于生产领域。通过金属的加工可以形成各种金属制品，用于生产生活的各个方面。在金属材料的检测过程中，相关企业要保证检测的时效性，根据检测结果来科学利用金属材料，提高金属检测的检测水平，发挥出金属材料的价值。促进我国金属行业的可持续发展。

1 金属材料检测意义

1.1 控制金属材料的质量

金属质量是检验金属材料的主要目的。根据现在的资料，近年来有多种金属材料被用于金属制品的生产。由于金属制品的特殊性，对金属材料的质量和性能有不同的检验要求，以最大限度地满足金属材料在制造过程中的精度。对于一些金属的使用要求，金属材料的选择是非常重要的，在制造过程中要选择硬度好的金属材料。但由于金属检测要求不同，部分金属制品应选用延展性好的材料。因此，针对这种情况，相关厂家在使用金属材料前，必须进行相应的材料检查工作。通过有效的检测，掌握金属材料的质量和性能，提高金属制品的质量。当今的金属材料市场,假冒伪劣产品横行,部分金属材料供应商以经济利益为上，所以经常发生以次充好的现象。由于金属材料的特殊性，其质量和性能难以被肉眼认可，只能根据检查设备和技术，再综合各方面情况，才能确定金属材料的性能和参数。

1.2 建立社会诚信体系

由于金属产品自身的特殊性，与气体反应会发生变化，导致了金属材料的变形，严重情况下会出现腐化的现象。在当下很多的工程建设和产品生产的过程中，由于金属材料的多功能性，所以往往金属材料被大批量地使用。但是在日常检测中，金属材料成本支出性会变大。例如，以桥梁建造工程为例，在桥梁工程的建造工作中，需要大量的金属材料去完成桥梁主体的构建。在这种情况下，只有保障了金属材料的科学选择与应用，才可以发挥出金属材料在整个桥梁结构中的稳定性。基于金属材料对工程质量的重要性，在检测过程中使用的金属材料必须要满足工程材料的使用标准，才可以准确完成金属材料的检测。在一些桥梁工程项目的实施过程中，部分的采购人员对于金属材料选择没有负起责任，并且存在着贪污腐败的现象，最终导致金属检测未能按时完成，造成了相应的项目损失。因此，在日后的金属检测过程中，要正确地认识到原料采购的重要性，避免出现贪污腐败现象的发生，保障了材料采购与使用的规范性。

2 金属材料检测项目

2.1 物理性能

2.1.1 密度

密度作为一项重要的指标，在金属材料物理性能的检测中起着重要的作用。在一些金属材料的应用中，对材料的密度有严格的要求。如果在测试过程中得到的结果不符合金属材料的要求，该金属材料将不被使用。需要对其他金属材料的密度进行测试，直到其密度达到标准。

2.1.2 熔点

金属材料会有熔点。当熔点超过标准值时，就会出现熔化现象。因此，在检测过程中要控制好金属的熔点。金属的熔点是指金属材料从固态变为液态的温度。通过对金属材料熔点的检测，可以为实际生产提供指导。例如:在使用一些金属材料时，需要结合熔点检测的结果，以保证金属具有良好的耐热性和膨胀性。

2.1.3 导电性

由于金属材料的特殊性，有些金属材料也具有导电性。金属材料的导电性与安全性有一定的关系。对于不同的金属材料，金属材料内部的导电性也有很大的差异。同时，电导率的差异也会导致电阻率、电损耗等基本特性的差异。

2.2 化学性能

2.2.1 抗腐蚀性

在化学性能方面，金属与空气中的物质发生反应后，会出现腐蚀现象。因此，金属检测中的抗腐蚀性特别重要。对于金属材料腐蚀性而言，主要是因为金属材料自身的特殊性，有些金属材料往不好的方向发展，造成了一定程度上的腐蚀。然而，金属的检测所追求的是一种准确性。对于拥有腐蚀性的金属材料，在金属检测中将无法使用。

2.2.2 抗氧化性

在金属的检测过程中，氧化性和腐蚀性一样，是金属检测中最易发生的特殊现象。氧化性是由于金属材料自身密度过大，导致金属材料内其他物质的之间互相发生了氧化反应。如果检测中出现的氧化现象，那么将会导致该次检测失败。所以，在日后的检测中，要避免金属的氧化，并加强金属的抗氧化性，来达到金属检测的最终目的。

3 金属材料检测影响检测质量的主要因素

3.1 环境因素影响

环境因素是衡量金属探测质量的重要条件。在金属材料检测过程中，最终的检测结果往往受到多种因素的影响。例如，环境因素会对测试结果产生直接影响，导致测试数据的偏差。在金属材料的检测过程中，由于金属材料的特殊性，金属材料具有活性的化学性质。空气中的水分子、氧和ph值会与金属材料发生反应。这些因素都是环境因素，而环境因素的出现不仅会干扰金属检测结果。也会影响人们对金属材料性能的判断。例如空气中的水分子与金属材料发生反应，导致材料本身的化学性质发生变化，这不仅会增加检测的难度，也会影响检测结果的真实性和准确性。因此，为了保证金属材料的检测质量，相关检测人员需要加强管理和控制力度，控制环境因素对检测结果的不利影响，创造良好的检测环境。

3.2 人员失误影响

人为误差也会影响金属测试的结果。在金属材料检测过程中，由于相关检测人员是主要参与者，所以检测结果可能会受到人为操作的影响，比如在检测人员的专业素质方面。检测人员的专业素质越高，代表检测人员在检测过程中会严格遵守相应的检测规范和检测要求。另一方面杜绝检测过程中越不规范的检测操作，保证检测人员的专业素质，是目前金属检测机构必须做到的。但从我国金属材料检测的现状来看，部分检测人员的专业素质较低，还不能满足检测工作的基本要求。另外，一些检测人员虽然理论知识极其丰富，但实际操作能力较差，在检测过程中操作失误，会导致检测错误的发生。因此，金属检测机构需要积极面对这一问题并有效解决，以确保金属检测的准确性。

3.3 原材料的影响

金属原材料的选择对于金属检测结果来说，也将会是一项巨大的隐患。在金属材料的检测过程中，由于金属自身的特点，主要表现在金属的形状、尺寸、表面的粗糙程度方面，这些因素将会影响检测结果的准确性，所以必须要加以控制。在一般情况下，金属材料的检测过程中，金属表面自身形状并不统一，且没有受到金属检测人员的重视，金属表面形状虽然对于金属检测结果影响较小，但是，这会成为一个潜在的隐患，对未来金属检测结果影响将会变大。同时，金属的尺寸也将会影响检测结果，根据金属的直径来讲，如果金属材料的直径较小，那么将会导致金属材料的抗拉伸强度与断面收缩率逐渐增大。在对金属表面粗糙度的检测中，如果金属材料本身的可塑性较好，表面粗糙度会对金属检测结果产生很小的影响。当金属材料的可塑性较差时，非比例的拉伸力与断后伸长率在金属检测中都将会受到很大的影响。

3.4 试样状态影响

金属材料的检测是需要按步骤去执行的。首先，要进行金属材料的选择，这一步骤必须要做到对金属材料进行全方位的检测，保证金属材料的质量。其次，要对金属材料进行相应的热加工处理，保证金属材料在热处理过程中的作用最大化。最后，要对热加工处理后的金属进行试样状态的检测，通过试样来观察金属材料的准确性，并将其性能与金属材料的原始状态作对比，观察其中的差异性。例如，在6063铝合金的检测过程中，6063铝合金在T6状态下的硬度可以达到75HBW左右。若6063铝合金还在初始状态，未经过强化处理，则该指标则为25HBW左右。因此，在对金属检测试样前需要对金属材料有全面的了解，还需分析与评判，明确该试样在此之前是否受到过处理，并对其初始状态做出判断，以免由此造成最终的检测结果与实际情况产生偏差。

4 金属材料检测常见问题及解决办法

4.1 力学性能分析

力学性能是金属材料检测的常用办法之一。在材料转变为金属制品的过程中，往往会在加工阶段进行多项处理，这些加工阶段将会对金属本身的性能造成严重的影响。在金属材料检测中，要用到力学性能进行分析。在力学性能的分析检测方面，大部分是金属材料被制成产品后再进行检测，观察金属的内部结构。力学检测中的试验方法选择主要是根据金属产品的具体情况来决定的。比如，在进行薄板类实验时，通常会选择专用的夹具夹持试样。在实际的检测过程中，由于试样过于单薄，使得在夹头处的凸起位置难以有效夹紧试样，也就使得在拉伸实验开始的过程中，试样无法被拉断直到滑出夹头。因此，在材料的检测过程中，为了避免这种情况的发生，需要适当增大试样与夹头之间的摩擦力度，在试样的两端使用棉布或者橡胶条将其拉进并且缠绕2圈～3圈，在夹持的过程中，需要使用棉布或者橡胶条，并直接嵌入夹头处的凸起位置，来保证试验的准确性。

另外，在利用机械性能来检测金属材料的过程中，也可以借助万能材料试验机来完成。在使用万能材料试验机的过程中，负载传感器可以准确地测量样品的负载。在实验过程中，需要设置试验机为恒速，并保证最终的输出结果反映在载荷-位移曲线上。如果只考虑最大载荷，试验结果必须相对准确。但如果从实验的发展角度来看,需要验证金属材料在不同变形载荷大小变化的影响下,不能保证测试的准确性,测试结果往往与实际存在较大偏差,分歧主要集中在压缩试验的结果,对拉伸试验结果的精度影响不大。产生这种现象的原因主要体现在金属材料在一定压力下，其形状变量会比拉应力下的形状变量小得多。在这种情况下,万能材料试验机设备很难测试,根据设定的速度在过程的早期阶段进行实际测试,设备光束的运动速度将远远低于设定的速度,如果没有特殊的隔膜在试验机传感器,在检测测试中,将不能及时掌握材料的变形。除了保证最大负载结果的准确性外，还可以通过在测试中安装光条传感器来实现该测试。

4.2 硬度检测分析

金属材料的硬度检测方式多种多样，在金属检测领域发挥着重要的作用。其中，硬度检测分析具有试验方便、成本较低、制作要求简单等特点，广泛地应用在快速鉴别材料的性能上，同时硬度检测在实验室环境中比较常见。在实验室环境中，经常会使用到的硬度检测方法是布氏硬度和维氏硬度，这两种硬度的检测方法需要考虑到试件的压痕直径，准确地将该项数值进行确定，再去进行接下来的实验，在实验中得到相匹配的硬度结果。压痕的长度和直径也不是稳定不变的，同样也会受到多方面因素的影响，例如试样的表面粗糙度、试验力度等等因素。具体来说，当试样表面粗糙度不断增加时，压痕的轮廓将会越来越模糊，最后产生的结果与实际的偏差将会加大。例如，在对铝材线进行试验时，将铝材线切割，可以观察到其压痕边缘处过于模糊，并不利于接下来硬度检测工作的展开。为了让其中的边缘可以更加清晰，则需要使用砂纸进行打磨。使用维氏硬度进行试样时，还需进行抛光处理，在此条件下来组织硬度的检测工作，便于得到准确的检测结果。

如果想要检测布氏硬度，在检测前需要明确材料的硬度情况，并且需确定试验力和压头直径的具体数值，要求准确求出压痕的直径，将直径与金属材料相比较，发现其中的关系，否则的话，试验的结果将缺乏说服力。在进行洛氏硬度检测时，需要根据实际的情况来选择标尺。标尺需要准备3把，将3把标尺分别命名为标尺A、标尺B、标尺C，在利用标尺C检测后，观察标尺C的检测结果。如果检测结果高于标尺的检测范围，那么可以利用标尺A和标尺B完成接下来的测量工作，当三把标尺都完成了工作之后，最终的检测结果将会出现，可以准确观察到标尺之间的不同数值，不同数值不能直接作为比较大小的评判标准，同样也不能作为金属硬度的检测结果。在进行硬度检测时，还需要考虑试样金属的厚度是否满足要求，主要是压痕之间是否会产生相互影响以及发生边缘效应。因此，在金属硬度检测中，要正确了解到金属的硬度，并查看该金属是否符合检验标准，确保金属能有效地被检测。

4.3 显微组织分析

显微组织中，制样和取样将会发挥重要的作用。在对金属进行分析期间，很会出现一些问题（制样不合理、腐蚀假象、组织鉴别）。在平时的金属检测中，取样是为了让检测更方便。但是，在这种情况下，取样会出现多种问题，使其并不具有代表性，最终导致检测结果偏离实际。在制样期间，试样发挥着重要的作用，但由于试样不同位置受力并不明显，缺乏了均匀性。这种情况的出现可能是因为实验室中的砂纸型号并不合适，将会导致在没有砂纸的打磨下，金属试样表面过于粗糙，缺乏平整性，这种情况在偏软的金属材料中会更明显。腐蚀现象的出现主要体现在腐蚀方法、腐蚀时间以及腐蚀温度等方面。当金属出现了明显的腐蚀现象时，将会直接影响到后续观察结果的准确性。其中的组织鉴别工作需要由经验丰富的检测人员来完成，检测人员水平偏低将会导致检测结果缺乏准确性。总体而言，检测人员的工作水平是导致金相检测失准的主要原因，因此，检测人员需要在日常的检测中注重知识的积累，并做好金属的检测工作。

另外，实验室小组需进行金属检测，在检测前，需进行制样操作，在此过程中，实验室小组发现试样表面有凹凸不平、有划痕和拖尾的现象，这些问题通常是由于试样工作没有做好，导致了受样在本该受力的地方并未均匀受力，同时也因为抛光布的型号选择有误，这些都是影响试样准确性的因素。实验室小组还发现金属具有大量的腐蚀性。利用有效数据得知，金属的腐蚀将会严重破坏试样结果。从相关资料得知，腐蚀的相关因素主要包括腐蚀方式、腐蚀时间与环境温度等等，这些因素是影响腐蚀效果的直接因素。然而腐蚀效果决定了后期组织鉴别与判断能否正常的进行。通过这次模拟可知，检测人员同样在金属检测中发挥着重要的作用。一方面，实验室小组在检测过程中，没有合理使用显微组织，导致了检验方法不合理、检测操作不规范，出现了不必要的人为影响。另一方面，实验室小组在对金属设备进行维护时，方法不合理，并未定时完成金属的显微分析，导致检测结果不准确。所以要加强检测人员的整体水平，保证制样、取样的准确性。

4.4 金属成分分析

在进行金属检验的过程中，检测人员要了解金属的相关成分，来保证金属检测的准确性。火花直读光谱仪作为一项重要的检测仪器，同时也是金属材料成分检测中的一部比较主流的检测设备。主要针对的是有色金属材料。然而对于有色金属材料来说，要优先去使用光谱仪进行检测，初步观察金属的变化，做好记录，准确反映出有色金属材料的成分情况。在检测过后发现，影响检测结果准确性的因素有很多，比如金属中的氨气纯度不足，试样带测面附着的杂物以及钢瓶压力偏低等。温度影响着金属的微妙变化，可能会与金属发生反应。随着温度的变化，设备检测结果准确性也会受到影响，但是在检测中发现，由温度造成的影响并不大，更为关键的是由人为因素造成的误差。对此，需要制定设备维修保养计划，每天定时对机器内部进行清理，让检测设备可以维持在持续运行的状态。还需加强对金属检测人员的培训，在提高专业水平的同时，增加相应的职业素养，并且保证实测结果可以准确反映试样的情况。

设备在长期未使用过后，设备内部的精度将会呈下降的趋势。所以，在对金属成分分析之前，要保证检测设备的状态，并积极做好设备的定期维护保养工作。从具体的实践中表面，由于检测设备性能不足导致了检测结果失准的情况时常会出现。以实验中的盐雾试剂箱为例，盐雾试剂箱缺乏定期的保养，箱内会堆积大量的氯化钠颗粒，并会逐渐增加，导致检测的溶液受到影响。与此同时还会出现喷头堵塞、喷雾喷洒不均匀的现象。对于洛氏硬度计而言，试验力的加载时间会对金属成分的分析结果带来影响。根据《金属材料洛氏试验第一部分：试验方法》得知，主试验力的加载时间需要达到1s以上且不可以超过8s，若时间不足或者过长，将会导致检测结果的准确性。因此，需要保证时间的恒定，来保证检测结果的可靠性。