物理测试

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刘璐, 郭健, 赵光, 李勃, 赵江林, 韩鹏

物理测试. 2023, 41(4): 1-4.
https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001-0777.20220054

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轧辊堆焊层的使用寿命与堆焊合金表面硬度及堆焊质量密切相关,而表面硬度和堆焊合金组织密切相关。通过埋弧堆焊技术,以含高铬钼药芯焊丝为堆焊焊材,在45#钢基材上堆焊制备堆焊合金。420L焊丝堆焊合金层是由Fe-Cr固溶体和碳化物组成的树枝晶状组织,而YD255Mo-S焊丝堆焊合金层主要是由黑色针状马氏体和残余奥氏体混合物组成;两种焊丝堆焊的合金层的平均显微硬度分别为620HV0.2和634.6HV0.2,其最大误差分别为11.9%和9.1%。YD255Mo-S焊丝堆焊的合金层整体平均硬度值高且波动小。研究了两牌号的焊丝下形成的堆焊合金组织特征与合金表面硬度之间的关系。

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Ni-Mn-Sn-Co多孔纤维合金的制备及磁性能探讨

蔡欣男, 张鹤鹤, 李凤, 谭甜甜, 郭春江, 万杰

物理测试. 2023, 41(4): 5-10.
https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001-0777.20220067

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Ni-Mn-Sn哈斯勒合金作为具有开发潜能的磁制冷材料被广泛研究,而纤维或泡沫态Ni-Mn-Sn合金可提高磁制冷材料的制冷效率。试验选用铁磁性元素Co取代Ni-Mn-Sn合金中的少量Ni,提高合金的磁化强度,采用熔体抽拉法制备Ni-Mn-Sn-Co多晶纤维,采用腐蚀法制备Ni-Mn-Sn-Co多孔纤维。利用扫描电子显微镜(SEM)、差示扫描量热仪(DSC)和综合物性测量系统(PPMS)中的振动样品磁强计(VSM)对Ni-Mn-Sn-Co纤维形貌及性能进行了表征。结果表明,相比于淬火态纤维,Ni-Mn-Sn-Co多孔纤维的滞后损失明显降低,相变温度随磁场的偏移量略有增加,有利于磁制冷效率的提高。

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管线钢落锤撕裂试验与摆锤冲击试验

单显飞, 雷娜, 赵乃胜, 杨艳龙, 张龙辉

物理测试. 2023, 41(4): 11-14.
https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001-0777.20220068

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管线钢落锤撕裂试验与夏比摆锤冲击试验的测试性能是材料的两个重要参数,有助于确定材料或产品的安全性和可靠性。采用两种不同规格、不同性能的管线钢在不同温度进行落锤撕裂试验和夏比摆锤冲击试验。对这两种试验方法的摆锤冲击剪切断面率和落锤剪切面积分数进行对比,研究两种试验结果即摆锤冲击剪切断面率和落锤剪切面积分数的差异及其相互关系。结果表明,两种管线钢在不同温度的落锤撕裂试验和摆锤冲击试验下,摆锤冲击剪切断面率和落锤剪切面积分数的变化规律基本一致。

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SiCr系弹簧钢热处理钢丝奥氏体晶粒度检验方法

金涛, 孙逢源, 王海华, 张剑锋, 郑晓伟

物理测试. 2023, 41(4): 15-19.
https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001-0777.20220052

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试样采用SiCr系弹簧钢热处理钢丝,采用直接淬硬法和氧化法检验奥氏体晶粒度。结果表明,直接淬硬法检验弹簧钢热处理钢丝奥氏体晶粒度,用4%硝酸酒精溶液浸蚀,无法抑制马氏体组织的显现,导致在显微镜下观察奥氏体晶界模糊不清晰,不能准确判断其奥氏体晶粒度级别;氧化法检验的弹簧钢热处理钢丝的奥氏体晶界在显微镜下清晰可见,通过测定的相变温度和相变动力曲线进行加热温度的调整,并根据试样大小确定保温时间,SiCr系弹簧钢最佳的热处理工艺为810 ℃加热保温30 min,可接近真实的弹簧钢热处理钢丝奥氏体晶粒度,从而指导弹簧拉丝厂进行热处理技术的攻关,改善弹簧钢钢丝的性能。

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微纳米级针状金相试样的测试与分析

杨晓, 潘恒沛, 王世宁, 李雪峰, 张欣耀, 高灵清

物理测试. 2023, 41(4): 20-23.
https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001-0777.20220061

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在金相分析过程中,微纳米级针状试样的镶嵌容易产生毛细现象,导致金相组织清晰度受限,无法准确地进行组织评价。对微纳米针状试样进行镶嵌磨抛,化学试剂侵蚀,然后分别置于乙醇溶液和丙酮溶液中进行超声处理,吹风机吹干。结果表明,由于丙酮溶液自身熔点低、挥发性强等特点,在常规微纳米金相镶嵌试样处理过程中加入丙酮溶液进行超声处理,可以有效去除镶嵌料与试样之间的残留溶液,降低毛细现象的产生,从而保证金相试样的清晰观察和组织的有效表征。

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42CrMoA滚丝轴端部开裂分析

刘桂江, 滕正德, 单名言, 杨勇峰, 卢玮, 王军敏

物理测试. 2023, 41(4): 24-26.
https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001-0777.20220055

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对42CrMoA滚丝轴零件端部开裂缺陷进行了宏观、化学成分和微观失效分析,失效分析表明,滚丝轴开裂源为原材料原始端部裂纹;过程调查和讨论分析确定原材料原始端部裂纹的产生工序为砂轮磨切锯冷切过程中形成的锯切裂纹。锯切裂纹的产生原因主要为钢材冷却应力及锯切热应力的综合作用,通过采取对钢材退火及坑冷缓冷的办法可防止锯切裂纹的出现。

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LNG储罐用9Ni钢夹杂物控制生产实践

韩启彪, 高龙永, 车金锋

物理测试. 2023, 41(4): 27-30.
https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001-0777.20220056

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9Ni钢中厚板06Ni9DR在生产过程中发生较多批次超声波探伤不合格现象,采用金相显微镜和扫描电镜对缺陷部分试样检验分析,结果表明:造成探伤不合格的主要原因是钢板中存在大量的以CaO-Al₂O₃为主的长度为61～167 μm的夹杂物,并伴有少量MgO和硫化物。由于LF脱氧时加入的Al不足,在精炼过程中Al烧损导致Al含量的进一步降低,在LF处理后期或RH处理过程中补Al,从而产生大量的此类夹杂物。通过控制转炉终点碳和氧含量、延长RH真空处理时间和软吹时间、保证足够的钢液镇静时间等措施,钢板中的夹杂物数量显著减少,超声波探伤不合格比例由8.11%降低到0.2%。

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304不锈钢适配条裂纹原因分析

郭磊, 王少参, 刘琰, 丛宝义

物理测试. 2023, 41(4): 31-35.
https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001-0777.20220059

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某型运输车作为海上大型舰船的运输设备,在使用过程中发现车辆适配条出现裂纹。适配条材质为304不锈钢,为了查找适配条出现裂纹的原因,采用扫描电子显微镜、直读光谱、能谱仪、金相显微镜、万能材料试验机和布氏硬度计等对适配条进行了宏观形貌、微观形貌、化学成分、力学性能和金相分析等。通过应力腐蚀试验,对适配条产生裂纹的原因进行了验证。结果表明,运输车适配条材质不合格是适配条产生裂纹的主要原因,在海洋环境下产生晶间腐蚀和应力腐蚀是导致适配条出现裂纹的诱发因素。通过对车架进行振动时效处理和采用具有更好抗腐蚀性能的316L不锈钢,可有效避免类似事件的发生。

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截止阀断裂原因分析

张德美

物理测试. 2023, 41(4): 36-39.
https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001-0777.20220069

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某截止阀在使用一年后发生批量断裂,从化学成分、硬度、显微组织、断口微观形貌等多方面对断裂的截止阀进行全面分析。结果表明,截止阀的化学成分符合国家标准要求(Zn的质量分数超过总质量分数的38%),硬度、显微组织无异常,断裂面形貌显示应力腐蚀是该批次截止阀失效的主要原因。该批截止阀未进行去应力退火,拧紧力比以前批次大,截止阀的使用环境湿度大,这3种原因的共同存在导致具有较强应力腐蚀倾向的截止阀发生应力腐蚀,从而导致早期断裂。

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18CrNiMo7-6制造风电行星轮锻件浸蚀检验异常原因分析

董娟, 蔡丰伟, 陈永祥

物理测试. 2023, 41(4): 40-44.
https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001-0777.20220070

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通过对模铸材18CrNiMo7-6钢风电行星轮锻件的化学成分、气体含量、硬度、非金属夹杂物检测,分析了模铸材18CrNiMo7-6钢锻件浸蚀检测异常的原因。结果表明:模铸材18CrNiMo7-6钢水脱氧不彻底或浇注时保护措施不完善引起与空气接触,钢中的Al被氧化成Al₂O₃最终在风电行星轮锻件中残留并弥散分布,导致锻件浸蚀检测不合格,对锻件样品浸蚀重现分析,任一个截面上进行低倍观察,发现与浸蚀检测相同的黑色腐蚀点,进而验证了分析结论。

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高空作业卷扬机钢丝绳断裂原因分析

陈容, 刘希斌, 史明灿

物理测试. 2023, 41(4): 45-48.
https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001-0777.20220073

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为了分析高空作业卷扬机钢丝绳服役过程中发生断裂的原因,采用体式显微镜、光学显微镜、扫描电镜对缺陷部位断口、显微组织进行了分析,同时采用拉伸试验机对正常部分的样品进行了力学性能分析。结果表明:钢丝绳在使用过程中与桥面预留孔反复挤压、摩擦,形成了白亮层组织和摩擦挤压痕,表面损伤的钢丝绳在反复升降的斜拉力作用下发生剪切断裂,剩余部分钢丝绳因整体性被破坏,当超过钢丝绳本身的最大破断力时被强行拉断,造成钢丝绳的整绳断裂。

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法兰用低铬超纯铁素体不锈钢开裂失效分析

王志军, 齐江涛

物理测试. 2023, 41(4): 49-52.
https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001-0777.20220076

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低铬超纯铁素体不锈钢是法兰用钢的主要产品之一,对冲压法兰检验发现其端部有无规律的开裂缺陷,开裂发生在厚度方向的端面或单面起贯穿厚度方向。对法兰开裂处取20 mm×20 mm试样,利用X荧光能谱仪测定试样的化学成分;并对试样与轧制方向垂直截面进行打磨抛光,经FeC1₃+HC1混合酸溶液侵蚀后,利用光学显微镜(OM)观察组织形貌,最后利用扫描电镜(SEM)对试样进行析出物分析。经分析认为:在高温下退火时间过长,造成低铬超纯铁素体不锈钢基体晶内和晶界析出大量硬而脆的颗粒状金属间化合物(Fe₂Ti和Fe₃P),并沿厚度方向呈不规则带状分布,这些金属间化合物的析出,特别是P元素的冷脆效应引起的局部应力集中增加,导致法兰冷加工局部开裂。

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静态法和共振法测量弹性模量的不确定度分析

余建新, 崔喜平, 王晓鹏

物理测试. 2023, 41(4): 53-59.
https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001-0777.20220063

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分别采用静态法和共振法测量金属材料的弹性模量。其中静态法采用电子万能试验机和引伸计进行哑铃型棒状试样拉伸试验,采用工程应力-工程应变曲线弹性段的斜率计算弹性模量。共振法采用动态弹性模量与阻尼分析仪进行矩形自由梁试样的弯曲共振试验,基于弹性模量和弯曲共振基频的关系进行间接测量。依据测量不确定度评定与表示标准,以7075航空铝合金材料为例,对比了弹性模量静态法和共振法测量不确定度。结果表明:静态法的最大不确定度来源是引伸计测量的变形误差,共振法的最大不确定度来源是厚度测量误差。采用共振法的测量结果优于静态法测量结果,测量不确定度分析可为弹性模量的测量方法选择和结果评定提供参考。

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2023年, 第41卷, 第4期　刊出日期：2023-08-15

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