金屬材料檢測技術(shù) 余自勇

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

2、成分第3頁，共24頁，2022年，5月20日，22點14分，星期三1.2 金屬物理性能1.2.1 研究物理性能目的 了解銅材料導電率,以作為連接器設(shè)計選材的參考. 測試表面光澤,驗證產(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等。1.2.2 物理性質(zhì)測試項目 金屬密度: 鎂1.74,鋁2.7,鈦4.5,鐵7.8 金屬導電率:AgCuAuAl 表面光澤度 金屬熱處理性能第4頁，共24頁，2022年，5月20日，22點14分，星期三1.2.3 測設(shè)物理性能的儀器一般依據(jù)規(guī)范,微歐姆計配合適當?shù)闹尉邅頊y量電阻. 導電度IACS%.t)/L(.m)% IACS=(0

3、.017241*100)/ 阻抗 測量范圍為200m-200k 解析度微0.01m-10 表面阻抗: , / , .cm.微歐姆計表面阻抗計第5頁，共24頁，2022年，5月20日，22點14分，星期三1.3 金屬機械性質(zhì) 1.3.1 研究性能的目的 原物料的進料管制 金屬材料設(shè)計選用的參考 制程參數(shù)控制，如沖壓或焊接 生產(chǎn)遭遇問題時，有關(guān)材料因素的判定。 1.3.2 機械性能測設(shè)項目 抗拉強度 降伏強度 伸長率 彎曲強度 硬 度 推 拉 力第6頁，共24頁，2022年，5月20日，22點14分，星期三1.3.3 測試儀器及功能-推力扭力精密荷重試驗機Scale: 5/20/50/100/20

4、0kg精 度: 0.2%測試: 焊接熔接鉚接等組件結(jié)合力 彈簧彈力 機殼壓縮疲勞 CONN插撥力等Scale: 60 Kg*cm, 6 Kg*cm精 度: 3% 測試: 螺絲及螺柱扭矩. 第7頁，共24頁，2022年，5月20日，22點14分，星期三維氏硬度計1.3.3 測試儀器及功能-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，共24頁，2022年，5月20日，22點14分，星期三洛氏硬度計1.3.3 測試儀器及功能-洛氏硬度切取適當大小試片,將其上下表面磨平,并保持平行,以硬度

5、試驗機在試片表面壓下印痕,再依據(jù)印痕深度或大小量測材料硬度.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，共24頁，2022年，5月20日，22點14分，星期三 最大力: 10噸 標準試片: 寬約12.5(25)/長約200 測試項目:抗拉強度/降伏強度/伸長率/楊氏模量/ 彎曲試驗等. 焊/鉚等組合件力學測試,沖壓板材彎曲性,電鍍件 結(jié)合力1.3.4 測試儀器及功能-萬能材料試驗機萬能材料試驗機第10頁，共24頁，2022年，5月20日，22點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 進料檢驗管制 缺陷分析 1.4.2 鍍層性質(zhì)測試項目 涂鍍層/陽極層厚度 鍍層結(jié)構(gòu) 鍍層顯微組織 表面粗糙度 耐磨耗性第11頁，共24頁，2022年，5月20日，22點14分，星期三1.4.3 表面性質(zhì)測試儀器及功能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; 鍍層成份測試.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,由其頻率及強度值求出鍍層厚度第12頁，共24頁，2022年，5月

7、20日，22點14分，星期三 指定紙帶 55/175/275g 接觸壓力 適用: 陽極膜,印刷字體,烤漆面 等的耐磨耗性 RCA 耐磨耗儀 線性磨耗試驗機 磨耗測試(CS-10) . 耐刮痕測試 鋼絲絨磨耗 適用於陽極膜產(chǎn)品 第13頁，共24頁，2022年，5月20日，22點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&驗證. 1.5.2 觀察和評估項目 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，共24頁，2022年，5月20日，22點14分，星期三1.5.3 顯微組織測試之儀器精密切割機研磨拋光機熱鑲埋機a 切割:b 鑲埋:c 研磨:d 拋光:e 腐蝕:第15頁，共24頁，2022年，5月20日，22點14分，星期三1.5.3 顯微組織測試儀器及功能經(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?shù)姆糯蟊堵?觀察其組織.(放大倍率501000X)金相顯微鏡第16頁，共24頁，2022年，5月20日，22點14分，星期三1.5.3 顯微組織缺陷觀察實例錫球空洞鋁合金鐳射點焊第17頁，共24頁，2022年，5月20日，22點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 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 分析對象: 固體樣品,如金屬/塑膠/生 物樣品等.第18頁，共24頁，2022年，5月20日，22點14分，星期三1.6 拉伸試驗定義：測定材料在單向靜拉伸力作用下強度與塑性指標的力學性能試驗。應(yīng)用學科：材料科學技術(shù)（一級學科）；材料科學技術(shù)基礎(chǔ)（二級學科）；材料科學基礎(chǔ)（二級學科）；材料的表征與測試（二級學科）第19頁，共24頁，2022

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

11、拉伸試驗 第20頁，共24頁，2022年，5月20日，22點14分，星期三（）低碳鋼拉伸試驗1.準備試件。用刻線機在原始標距 范圍內(nèi)刻劃圓周線（或用小鋼沖打小沖點），將標距內(nèi)分為等長的10格。用游標卡尺在試件原始標距內(nèi)的兩端及中間處兩個相互垂直的方向上各測一次直徑，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計算試件的原始截面面積A。（取三位有效數(shù)字）。2.調(diào)整試驗機。根據(jù)低碳鋼的抗拉強度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，選擇合適的測力度盤。開動試驗機，使工作臺上升10mm左右，以消除工作臺系統(tǒng)自重的影響。調(diào)整主動指針對準零點，從動指針與主動指針靠攏，調(diào)

12、整好自動繪圖裝置。3.裝夾試件。先將試件裝夾在上夾頭內(nèi)，再將下夾頭移動到合適的夾持位置，最后夾緊試件下端。4.檢查與試車。請實驗指導教師檢查以上步驟完成情況。開動試驗機，預(yù)加少量載荷（載荷對應(yīng)的應(yīng)力不能超過材料的比例極限），然后卸載到零，以檢查試驗機工作是否正常。5.進行試驗。開動試驗機，緩慢而均勻地加載，仔細觀察測力指針轉(zhuǎn)動和繪圖裝置繪出 圖的情況。注意捕捉屈服荷載值，將其記錄下來用以計算屈服點應(yīng)力值S,屈服階段注意觀察滑移現(xiàn)象。過了屈服階段，加載速度可以快些。將要達到最大值時，注意觀察“縮頸”現(xiàn)象。試件斷后立即停車，記錄最大荷載值。第21頁，共24頁，2022年，5月20日，22點14分，星期三6.取下試件和記錄紙。7.用游標卡尺測量斷后標距。8.用游標卡尺測量縮頸處最小直徑d1。低碳鋼縮頸階段低碳鋼拉伸試驗曲線圖第22頁，共24頁，2022年，5月20日，22點14分，星期三（二）鑄鐵拉伸試驗1.準備試件。除不必刻線或打