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1、生产实习专题报告 题目：一般金属材料生产过程物理检测专题报告 学院： 材料科学与工程学院 专业： 材料科学与工程 姓名： 学号： 41130 目录1物理检测概述32物理检测过程32.1力学班组32.1.1高温持久实验：32.1.2硬度试验：42.1.3拉伸实验：42.2 磁性班组42.2.1直流法52.2.2交流法52.3金相班组52.4 物理班组62.4.1膨胀性能测试62.4.2粗糙度测试62.4.3 密度及电阻测量62.4.4热双金属K值测量63总结71物理检测概述北冶公司主要产品为精密合金（软磁、包括钕铁硼及稀土材料在内的永磁、膨胀、弹性、热双金属、电阻电热）、高温合金和不锈钢（镍铬系
2、、沉淀硬化系、马氏体时效系）材料。产品品种有铸造母合金、锻材、热轧材、冷轧带材、冷拉棒材、冷拔丝材、精密铸件及晶态和非晶态铁芯、互感器、冲加工制品等 ，对产品性能有较高的要求，因此北冶公司的检测设备也相对完备，而且由于其产品特点，物理检测方面主要集中在金属力学性能、金属物理性能、金属金相三个方面。以下就这三个检测组分别阐述。2物理检测过程2.1力学班组2.1.1高温持久实验： 北冶公司的力学班组不仅仅能测量常温下材料的力学性能，还可以在高温下测试其持久的力学性能。主要是在高温环境以及恒定温度和载荷的情况下对样品进行拉伸，以测试材料的拉伸性能的。试验设备为高温持久强度试验机。试样一般是直径为 5
3、mm、长度为 25mm 的圆柱形工件，将其通过加热装置加热至 980保温，施加 150MPa 的拉应力，30 小时不断裂，则合格。2.1.2硬度试验：硬度试验主要是在室温下测试材料抵抗局部变形，特别是塑性变形、压痕或划痕的能力。北冶公司有维氏硬度计、洛氏硬度计、布氏硬度计三种。布氏硬度以HB表示，其测试方法是用一定大小的试验力F(N)把直径为D（mm）的淬火钢球或硬质合金球压入被测金属的表面，保持规定时间后卸除试验力，用读数显微镜测出压痕平均直径d(mm)，然后按公式求出布氏硬度HB值，或者根据d从已备好的布氏硬度表中查出HB值。生产中常用布氏硬度法测定经退火、正火和调质的钢件，以及铸铁、有色
4、金属、低合金结构钢等毛胚或半成品的硬度。在北冶公司的产品检测中，主要用于测量一些浇铸的大棒、大棍等产品的硬度。检测是压头规格有2.5mm、5mm、10mm三种，分别对应150kg、750kg、300kg重量级的试样；洛氏硬度可分为HRA、HRB、HRC、HRD四种，是北冶公司硬度测试的主要方法，其中又以HRC硬度最为常用。其试验方法是用一个顶角为120度的金刚石圆锥体或直径为1.59mm/3.18mm的钢球，在一定载荷下压入被测材料表面，由压痕深度求出材料的硬度；维氏硬度以HV表示，其测量方法为以49.03980.7N的负荷,将相对面夹角为136的方锥形金刚石压入器压材料表面,保持规定时间后，
5、用测量压痕对角线长度，再按公式来计算硬度的大小。测量时样品的重量一般大于等于300kg。具体侧脸是，因根据样品的不同厚度，确定试样重量。2.1.3拉伸实验： 所用设备为室温拉伸试验机（即万能材料试验机），通过沿样品轴向拉伸进行强度的测试。 常用的样品有薄带样品和棒状样品两种，均为标准拉伸样品的形状，其两头夹持部分较宽，为了防止在拉伸过程中在夹持部分发生断裂。由于一般塑性材料在拉伸时都有横截面积的变化，有时甚至出现缩颈，用拉伸时最大的力除以最小的横截面积即为材料的强度。拉伸曲线可直接从电脑中画出，通过曲线我们可判断材料的塑性好坏，读出屈服强度及抗拉强度等。衡量塑性的参数为：延伸率和断面收缩率。对
6、于低塑性和脆性材料，常用塑性变形为试样长度的 0.2的应力 0.2 来衡量材料的强度。需要在高温下拉伸时，采用热电偶对试样进行加热，达到特定试样规定温度后，（如713C型试样规定温度为760）需保温15min再进行测试。2.2 磁性班组 主要测试软磁材料的磁性能，测量方法有直流法和交流法两种。2.2.1直流法直流法主要测量磁感应强度、剩余磁感应强度、矫顽力、最大磁导率和初始磁导率这五个参数，测试试样直流性能时采用直流冲击法，利用电磁感应原理，将样品放入感应线圈内，通电后，励磁线圈产生感应磁场，样品的磁通量发生改变，测定次级线圈产生的感应电流以获取各种参数。 我们所参观的直流测试设备为60、70
7、年代的设备，测试试样直流性能时采用直流冲击法，利用电磁感应原理，将样品放入感应线圈内，通电后，励磁线圈产生感应磁场，样品的磁通量发生改变，导致灯尺偏转，通过偏转的数值得到饱和磁通密度(Bs)、矫顽力(Hc)、残留磁通密度(Br)等参数。需要注意的是由于样品大多为精密合金，对应力非常敏感，所以在样品安装、测试时都不可用力碰触，以免导致其磁导率下降。2.2.2交流法交流磁性性能主要测试的是材料的防磁化能力，即测定材料的屏蔽系数。它的主要测量仪器是赫尔姆霍茨线圈试验仪。测试时将样品卷在测试管上，转动样品，会带来样品磁通量的变化，从而引起微弱的感应电压，探测线圈探测到感应电压后将数据记录，通过转动过程
8、中电压之比即可得到屏蔽系数屏蔽系数的测定。北冶公司的屏蔽系数测量仪为照美国图纸自制，主要工作部位为感应线圈与一1万2千多匝的探测线圈。感应线圈在样品周围产生磁场，测试时将样品卷在测试管上，转动样品，会带来样品磁通量的变化，从而引起微弱的感应电压，探测线圈探测到感应电压后将数据记录，通过转动过程中电压之比得到屏蔽系数。由于技术条件限制，此设备目前只能测定工频下材料的屏蔽系数；交流损耗及磁导率的测定：我们参观时所见到的设备均为较早的设备，封装后的现代设备并未见到。交流损耗与磁导率的测定均是应用电磁感应的原理，通过电桥的方法调节三已知臂的电阻值，将待测试样放在未知臂处，读出三已知臂阻值的读数，算出待
9、测试样的交流损耗与磁导率。2.3金相班组 金相实验室常用的设备包括金相显微镜、电子显微镜等。金相试验主要用于金相检验与金相分析。金相检验即得到待测样品的金相图谱后与标准图谱做对比，得到所需信息；金相分析获得待测样品的金相图谱后常用于研发、生产中的分析等。 金相班组同我们的专业最为贴切，其中的镶样、磨样、金相观察等步骤在学校期间已经掌握。通过金相观察可以获得非金属夹杂，晶粒度，组织形态等信息。2.4 物理班组 物理班组主要对合金膨胀性能、金属表面粗糙度、密度、电阻率、热双金属的K 值等物理性能方面的性能测试。2.4.1膨胀性能测试 膨胀性能测试主要仪器为立式的 TMA-402 分析仪和卧式的 D
10、L 分析仪。TMA-402的工作温度是-150至 450，其中在低温时使用的介质为液态氮，高温时为防止材料氧化则使用 Ar 作为保护气；DL 的工作温度是室温至 1200，同样为防止材料氧化在高温时需要用 Ar 作为保护气。测试前要大致了解材料膨胀系数的大致反胃，然后同石英、蓝宝石等标准样品进行比对。而后将样品冷却后升温，测量其伸长量同标准试样进行比较。若无法预知其变形量，则需要两个样品425 用于实验，450 用 DB49 膨胀仪测出大概值。2.4.2粗糙度测试 材料的粗糙度是在 TR2-00 表面粗糙度测量仪上测量的采用针描法进行测试。试验所用的样品有两种，一种为长方形，一种为圆形，后者需
11、要标注出轧制方向。测量前先设置参数，利用手动转动手柄，使指针在样品表面划过，然后通过计算得出 Ra 的值。测量时需要将样品粘到玻璃板上。仪器长期使用后会导致存在误差需用标准样块进行校准。2.4.3 密度及电阻测量密度采用熟知的阿基米德原来比重法测量。电阻采用熟知的比较法测量电阻。测量电阻的样品一般选取0.1m长度以下的片材，样品电阻值一般大于0.01，（标准电阻电阻为0.01）。样品测试架上有4个测试点，其中1、4点为电流点，2、3点为电压点，电流点提供I150mA的电流，电流流过样品，在样品两端产生电压，由2、3点测得。将样品两端电压与标准电阻作比，即得到待测样品的电阻率。 2.4.4热双金属K值测量热双金属是由两种具有不同热膨胀系数的金属或合金组元层牢固地结合在一起的复合材料。其中，两种金属的热膨胀系数不同，热膨胀系数较小的为被动层，较大的为主动层。衡量热双金属最重要的指标即为比弯曲值。将样品置于两个不同温度的油槽中，在不同温度下弯曲度不同，通过针尖测量两个距离差可以求出 K 值。3总结 物理检测是生产过程至关重要的一环以检测准确度及检测结果对企业及用户都有着非常重要的意义，我们应怀着科学严谨的态度面对这一环节。
