生產實習專題報告
題目：一般金屬材料生產過程物理檢測專題報告
學院： 材料科學與工程學院
專業： 材料科學與工程
姓名學號： 41130
目錄1物理檢測概述 3
2物理檢測過程 3
2.1力學班組 3
2.1.1高溫持久實驗： 3
2.1.2硬度試驗： 4
2.1.3拉伸實驗： 4
2.2 磁性班組 4
2.2.1直流法 5
2.2.2交流法 5
2.3金相班組 5
2.4 物理班組 6
2.4.1膨脹效能測試 6
2.4.2粗糙度測試 6
2.4.3 密度及電阻測量 6
2.4.4熱雙金屬k值測量 6
3總結 7
北冶公司主要產品為精密合金（軟磁、包括釹鐵硼及稀土材料在內的永磁、膨脹、彈性、熱雙金屬、電阻電熱）、高溫合金和不鏽鋼（鎳鉻系、沉澱硬化系、馬氏體時效系）材料。產品品種有鑄造母合金、鍛材、熱軋材、冷軋帶材、冷拉棒材、冷拔絲材、精密鑄件及晶態和非晶態鐵芯、互感器、衝加工製品等 ，對產品效能有較高的要求，因此北冶公司的檢測裝置也相對完備，而且由於其產品特點，物理檢測方面主要集中在金屬力學效能、金屬物理效能、金屬金相三個方面。以下就這三個檢測組分別闡述。
北冶公司的力學班組不僅僅能測量常溫下材料的力學效能，還可以在高溫下測試其持久的力學效能。主要是在高溫環境以及恆定溫度和載荷的情況下對樣品進行拉伸，以測試材料的拉伸效能的。試驗裝置為高溫持久強度試驗機。
試樣一般是直徑為 5mm、長度為 25mm 的圓柱形工件，將其通過加熱裝置加熱至 980℃保溫，施加 150mpa 的拉應力，30 小時不斷裂，則合格。
硬度試驗主要是在室溫下測試材料抵抗區域性變形，特別是塑性變形、壓痕或劃痕的能力。北冶公司有維氏硬度計、洛氏硬度計、布氏硬度計三種。
布氏硬度以hb表示，其測試方法是用一定大小的試驗力f(n)把直徑為d（mm）的淬火鋼球或硬質合金球壓入被測金屬的表面，保持規定時間後卸除試驗力，用讀數顯微鏡測出壓痕平均直徑d(mm)，然後按公式求出布氏硬度hb值，或者根據d從已備好的布氏硬度表中查出hb值。生產中常用布氏硬度法測定經退火、正火和調質的鋼件，以及鑄鐵、有色金屬、低合金結構鋼等毛胚或半成品的硬度。在北冶公司的產品檢測中，主要用於測量一些澆鑄的大棒、大棍等產品的硬度。
檢測是壓頭規格有2.5mm、5mm、10mm三種，分別對應150kg、750kg、300kg重量級的試樣；
洛氏硬度可分為hra、hrb、hrc、hrd四種，是北冶公司硬度測試的主要方法，其中又以hrc硬度最為常用。其試驗方法是用乙個頂角為120度的金剛石圓錐體或直徑為1.59mm/3.
18mm的鋼球，在一定載荷下壓入被測材料表面，由壓痕深度求出材料的硬度；
維氏硬度以hv表示，其測量方法為以49.03~980.7n的負荷,將相對面夾角為136°的方錐形金剛石壓入器壓材料表面,保持規定時間後，用測量壓痕對角線長度，再按公式來計算硬度的大小。
測量時樣品的重量一般大於等於300kg。具體側臉是，因根據樣品的不同厚度，確定試樣重量。
所用裝置為室溫拉伸試驗機（即萬能材料試驗機），通過沿樣品軸向拉伸進行強度的測試。
常用的樣品有薄帶樣品和棒狀樣品兩種，均為標準拉伸樣品的形狀，其兩頭夾持部分較寬，為了防止在拉伸過程中在夾持部分發生斷裂。由於一般塑性材料在拉伸時都有橫截面積的變化，有時甚至出現縮頸，用拉伸時最大的力除以最小的橫截面積即為材料的強度。拉伸曲線可直接從電腦中畫出，通過曲線我們可判斷材料的塑性好壞，讀出屈服強度及抗拉強度等。
衡量塑性的引數為：延伸率和斷面收縮率。對於低塑性和脆性材料，常用塑性變形為試樣長度的 0.
2的應力 σ0.2 來衡量材料的強度。需要在高溫下拉伸時，採用熱電偶對試樣進行加熱，達到特定試樣規定溫度後，（如713c型試樣規定溫度為760℃）需保溫15min再進行測試。
主要測試軟磁材料的磁性能，測量方法有直流法和交流法兩種。
直流法主要測量磁感應強度、剩餘磁感應強度、矯頑力、最大磁導率和初始磁導率這五個引數，測試試樣直流效能時採用直流衝擊法，利用電磁感應原理，將樣品放入感應線圈內，通電後，勵磁線圈產生感應磁場，樣品的磁通量發生改變，測定次級線圈產生的感應電流以獲取各種引數。
我們所參觀的直流測試裝置為60、70年代的裝置，測試試樣直流效能時採用直流衝擊法，利用電磁感應原理，將樣品放入感應線圈內，通電後，勵磁線圈產生感應磁場，樣品的磁通量發生改變，導致燈尺偏轉，通過偏轉的數值得到飽和磁通密度(bs)、矯頑力(hc)、殘留磁通密度(br)等引數。
需要注意的是由於樣品大多為精密合金，對應力非常敏感，所以在樣品安裝、測試時都不可用力碰觸，以免導致其磁導率下降。
交流磁性效能主要測試的是材料的防磁化能力，即測定材料的遮蔽係數。它的主要測量儀器是赫爾姆霍茨線圈試驗儀。測試時將樣品卷在測試管上，轉動樣品，會帶來樣品磁通量的變化，從而引起微弱的感應電壓，探測線圈探測到感應電壓後將資料記錄，通過轉動過程中電壓之比即可得到遮蔽係數遮蔽係數的測定。
北冶公司的遮蔽係數測量儀為照美國圖紙自製，主要工作部位為感應線圈與一1萬2千多匝的探測線圈。感應線圈在樣品周圍產生磁場，測試時將樣品卷在測試管上，轉動樣品，會帶來樣品磁通量的變化，從而引起微弱的感應電壓，探測線圈探測到感應電壓後將資料記錄，通過轉動過程中電壓之比得到遮蔽係數。由於技術條件限制，此裝置目前只能測定工頻下材料的遮蔽係數；
交流損耗及磁導率的測定：我們參觀時所見到的裝置均為較早的裝置，封裝後的現代裝置並未見到。交流損耗與磁導率的測定均是應用電磁感應的原理，通過電橋的方法調節三已知臂的電阻值，將待測試樣放在未知臂處，讀出三已知臂阻值的讀數，算出待測試樣的交流損耗與磁導率。
金相實驗室常用的裝置包括金相顯微鏡、電子顯微鏡等。金相試驗主要用於金相檢驗與金相分析。金相檢驗即得到待測樣品的金相圖譜後與標準圖譜做對比，得到所需資訊；金相分析獲得待測樣品的金相圖譜後常用於研發、生產中的分析等。
金相班組同我們的專業最為貼切，其中的鑲樣、磨樣、金相觀察等步驟在學校期間已經掌握。通過金相觀察可以獲得非金屬夾雜，晶粒度，組織形態等資訊。
物理班組主要對合金膨脹效能、金屬表面粗糙度、密度、電阻率、熱雙金屬的k 值等物理效能方面的效能測試。
膨脹效能測試主要儀器為立式的 tma-402 分析儀和臥式的 dl 分析儀。tma-402的工作溫度是-150℃至 450℃，其中在低溫時使用的介質為液態氮，高溫時為防止材料氧化則使用 ar 作為保護氣；dl 的工作溫度是室溫至 1200℃，同樣為防止材料氧化在高溫時需要用 ar 作為保護氣。測試前要大致了解材料膨脹係數的大致反胃，然後同石英、藍寶石等標準樣品進行比對。
而後將樣品冷卻後公升溫，測量其伸長量同標準試樣進行比較。若無法預知其變形量，則需要兩個樣品ф4×25 用於實驗，ф4×50 用 db49 膨脹儀測出大概值。
材料的粗糙度是在 tr2-00 表面粗糙度測量儀上測量的採用針描法進行測試。試驗所用的樣品有兩種，一種為長方形，一種為圓形，後者需要標註出軋制方向。測量前先設定引數，利用手動轉動手柄，使指標在樣品表面劃過，然後通過計算得出 ra 的值。
測量時需要將樣品粘到玻璃板上。儀器長期使用後會導致存在誤差需用標準樣塊進行校準。
密度採用熟知的阿基公尺德原來比重法測量。電阻採用熟知的比較法測量電阻。測量電阻的樣品一般選取0.
1m長度以下的片材，樣品電阻值一般大於0.01ω，（標準電阻電阻為0.01ω）。
樣品測試架上有4個測試點，其中1、4點為電流點，2、3點為電壓點，電流點提供i＜150ma的電流，電流流過樣品，在樣品兩端產生電壓，由2、3點測得。將樣品兩端電壓與標準電阻作比，即得到待測樣品的電阻率。
熱雙金屬是由兩種具有不同熱膨脹係數的金屬或合金組元層牢固地結合在一起的複合材料。其中，兩種金屬的熱膨脹係數不同，熱膨脹係數較小的為被動層，較大的為主動層。衡量熱雙金屬最重要的指標即為比彎曲值。
將樣品置於兩個不同溫度的油槽中，在不同溫度下彎曲度不同，通過針尖測量兩個距離差可以求出 k 值。
物理檢測是生產過程至關重要的一環以檢測準確度及檢測結果對企業及使用者都有著非常重要的意義，我們應懷著科學嚴謹的態度面對這一環節。
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