摘 要:探討了在金屬材料韌脆轉(zhuǎn)變溫度檢測過程中遇到的一些問題及解決方法.結(jié)果表明:試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理時采用不同的函數(shù)擬合會對最終檢測結(jié)果產(chǎn)生較大影響,Boltzmann函數(shù)的擬合結(jié)果更貼合實(shí)際;判定韌脆轉(zhuǎn)變溫度的４種方法各有特點(diǎn),在檢測時應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況靈活運(yùn)用;試樣晶狀區(qū)域輪廓、斷口平整度特別是韌脆斷面類型會直接影響剪切斷面率的評價,另在檢測報告中還應(yīng)注明取樣位置和方向;在試樣數(shù)量受限的情況下,應(yīng)將試樣盡量分配在靠近３０％~７０％剪切斷面率的區(qū)間來獲取韌脆轉(zhuǎn)變溫度.

     關(guān)鍵詞:韌脆轉(zhuǎn)變溫度;剪切斷面率;沖擊吸收能量;側(cè)膨脹值;擬合函數(shù);斷口形貌

中圖分類號:TG１１５．５＋６ 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A 文章編號:１００１Ｇ４０１２(２０１７)０６Ｇ０４２２Ｇ０６

SomeKeyProblemsinTestingofDuctileＧBrittleTransitionTemperatureofMetallicMaterials

XUHejun

(ShanghaiKeyLaboratoryofEngineeringMaterialsApplicationandEvaluation,ShanghaiResearchInstituteofMaterials,Shanghai２００４３７,China)

     Abstract:SomeproblemsencounteredinthetestingoftheductileＧbrittletransitiontemperatureofmetallic

materialsandcorrespondingsolutionswerediscussed．Theresultsshowthatwhenprocessingthetestdata,the

fittingfunctionswouldhaveagreatinfluenceonthefinaltestresult,andthefittingresultswithBoltzmannfunction

weremorepractical．Thefour methodsfordeterminingtheductileＧbrittletransitiontemperaturehadtheirown

characteristics,andtheyshouldbeappliedflexiblyaccordingtotheactualsituation．Specimencrystalareaprofile,

fractureflatness,especiallytheductilebrittlefracturesectiontypewoulddirectlyaffecttheevaluationofpercent

shearfracture,andthesamplinglocationanddirectionshouldbeindicatedinthetestreport．Whenthenumberof

specimenswaslimited,specimensshouldbeallocatedinareasonablerangewithpercentshearfractureof３０％~７０％toobtaintheductileＧbrittletransitiontemperature．

            Keywords:ductilebrittletransitiontemperature;percentshearfracture;impactabsorbedenergy;lateralexpansion;fittingfunction;fracturemorphology

    工程 應(yīng) 用 領(lǐng) 域 中,金 屬 材 料 的 韌 脆 轉(zhuǎn) 變 溫 度(DuctileＧBrittelTransitionTemperature,DBTT),作為衡量金屬材料低溫特性的主要性能參數(shù)之一,能夠比較真實(shí)地反映出材料在不同溫度下的斷裂形式,從而可對一些工件在低溫環(huán)境下的服役能力和事故風(fēng)險作出預(yù)先評估.金屬材料韌脆轉(zhuǎn)變溫度檢測試驗(yàn)看似簡單,但實(shí)際檢測過程中卻會出現(xiàn)很多狀況,其中包含了諸多需要關(guān)注的細(xì)節(jié)和尚待思考的問題.為此,筆者從檢測工作不斷完善和規(guī)范化的角度,結(jié)合自身實(shí)際工作中遇到的一些關(guān)鍵問題進(jìn)行探討和分析,以供相關(guān)人員參考.

１ 擬合函數(shù)的選擇

    眾所周知,沖擊吸收能量與試驗(yàn)溫度存在一定的函數(shù)關(guān)系,通?？梢杂眠B續(xù)單點(diǎn)擬合的方式獲得DBTT 曲線.試驗(yàn)數(shù)據(jù)的曲線擬合是材料韌脆轉(zhuǎn)變溫度檢測中至關(guān)重要的一環(huán),直接關(guān)系到最終特征點(diǎn)的選 取,然 而 BSENIOS１４８Ｇ１:２０１６[１],GB/T２２９－２００７[２],ASTM E２３－１６b[３]中均未對此作出明確規(guī)定,只是均以資料性附的形式給出了沖擊吸收能量和溫度(KＧT)曲線示意圖,并附上了“用以確定轉(zhuǎn)變溫度的方法應(yīng)在相關(guān)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定,或通過協(xié)議規(guī)定”的說明,僅是對 DBTT 的４種規(guī)定方法選擇的說明,即沖擊吸收能量具體值、沖擊吸收能量百分比、剪切斷面率百分比和側(cè)膨脹值具體值.筆者認(rèn)為,無論選用哪種方法,出于嚴(yán)謹(jǐn)和規(guī)范化要求的考慮,都應(yīng)當(dāng)先利用函數(shù)對試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合,因此有必要研究不同的擬合函數(shù)對 KＧT 曲線最終的走 勢 以 及 特 征 點(diǎn) 選 取 的 影 響. 為 此,對 一 組３４CrNiMo６合金鋼的系列溫度沖擊試驗(yàn)結(jié)果(表１)分別選用Boltzmann,Weibull,Gompertz,Richards等４種具有S形增長模型的回歸函數(shù)進(jìn)行擬合,所得曲線如圖１所示,以５０％剪切斷面率對應(yīng)的溫度表示的韌脆轉(zhuǎn)變溫度T５０％FAT測試結(jié)果見表２.

    由上述結(jié)果可以看出,前３種函數(shù)擬合的結(jié)果基本一致,但經(jīng) Richards函數(shù)擬合后的曲線與實(shí)際情況嚴(yán)重不符.通常來講,在數(shù)據(jù)點(diǎn)分散不嚴(yán)重的情況下,利 用 Boltzmann,Weibull,Gompertz函 數(shù)擬合都可以得到相對可靠的試驗(yàn)結(jié)果.采用不同的函數(shù)擬合得到的試驗(yàn)結(jié)果肯定會存在一定差異,但目前業(yè)內(nèi)人士普遍認(rèn)為采用Boltzmann函數(shù)擬合的曲線具有更高的相關(guān)系數(shù),在數(shù)據(jù)點(diǎn)分散性較大的情況下依然可以較好地擬合出曲線,同時其擬合曲線的上、下平臺以及轉(zhuǎn)折點(diǎn)物理意義相對更為明確.另外,Boltzmann函數(shù)對各類不同變化趨勢的曲線都能進(jìn)行較好地擬合,如圖２所示.

    Boltzman函數(shù)表達(dá)式為A ＝A１ －A２１＋e(T－T０)/dT ＋A２ (１)式中:A 為剪切斷面率;A１,A２ 為待定系數(shù);T 為溫度;T０ 為拐點(diǎn)溫度.由式(１)可見:當(dāng) T 趨于＋∞時,A 趨于 A２,因此A２ 可以作為韌脆轉(zhuǎn)變曲線的上平臺;當(dāng) T 趨于－∞時,A 趨于A１,A１ 可以作為韌脆轉(zhuǎn)變曲線的下平臺;而(T－T０)/dT反映出的是曲線過渡區(qū)域的變化趨勢,dT 可以表示材料在塑性和韌性之間隨溫度變化的難易程度,dT 越小,則表示塑性區(qū)更易向脆性區(qū)轉(zhuǎn)變,T０ 對應(yīng)曲線的拐點(diǎn),當(dāng)擬合后的曲線上、下平臺明顯且過渡區(qū)域分布較均勻的情況下,該值非常接近５０％剪切斷面率對應(yīng)的實(shí)際溫度,此時可直接選用T０ 值作為T５０％FAT.因此,目前有不少學(xué)者建議將Boltzmann函數(shù)納入沖擊試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)中作為數(shù)據(jù)處理的統(tǒng)一手段,以此增加數(shù)據(jù)之間的可比性.

２ 判定方法的選擇

    韌脆轉(zhuǎn)變溫度曲線陡峭上升的區(qū)域覆蓋的溫度范圍較寬,標(biāo)準(zhǔn)中列出了４種方法來規(guī)范轉(zhuǎn)變溫度特征點(diǎn)選取的問題,分別是:沖擊吸收能量達(dá)到某一特征值;沖擊吸收能量達(dá)到上平臺能量某一百分?jǐn)?shù);切斷面率達(dá)到某一百分?jǐn)?shù);側(cè)膨脹值達(dá)到某一個量.筆者針對各個判定方法,采用 Boltzmann函數(shù)進(jìn)行曲線擬合,為避免過多地引入人為不確定因素,“沖擊吸收能量達(dá)到某一特征值”和“側(cè)膨脹值達(dá)到某一個量”的規(guī)定方法暫不作討論,可根據(jù)材料實(shí)際情況由經(jīng)驗(yàn)確定.

    表４給出的是以“沖擊吸收能量達(dá)到上平臺能量５０％”作以判據(jù)對應(yīng)的韌脆轉(zhuǎn)變溫度T５０％ET.利用沖擊吸收能量Ｇ溫度曲線擬合來獲得轉(zhuǎn)變溫度時,建議將上平臺沖擊吸收能量的５０％作為衡量依據(jù),可以

    較為實(shí)際地反映出材料的韌脆轉(zhuǎn)變特性,但需注意的是,試樣沖擊吸收能量在達(dá)到上平臺后,隨著溫度的升高還會有一定的上浮空間,為過渡性轉(zhuǎn)折,所以試驗(yàn)過程中上平臺數(shù)據(jù)點(diǎn)的選取有一定的講究,理論上應(yīng)將沖擊吸收能量Ｇ溫度曲線上剛好達(dá)到１００％剪切斷面率時所對應(yīng)的沖擊吸收能量作為上平臺能量,以此值的５０％作為基準(zhǔn)來確定 T５０％ET 更貼合實(shí)際,否則選擇更高的上平臺點(diǎn)會直接導(dǎo)致T５０％ET的升高.因各組試驗(yàn)數(shù)據(jù)取自工件的不同部位,筆者認(rèn)為單純依照某個指定的側(cè)膨脹值來統(tǒng)一衡量韌脆轉(zhuǎn)變溫度是不合適的.因此,表５是在參照T５０％FAT和T５０％ET的基礎(chǔ)上,基于各測試位置的側(cè)膨脹值Ｇ溫度曲線以“側(cè)膨脹值達(dá)到上平臺側(cè)膨脹值５０％”作以判據(jù)對應(yīng)的韌脆轉(zhuǎn)變溫度 T５０％LE,同樣側(cè)膨脹值在上平臺區(qū)域隨著溫度的升高還有一定的上浮趨勢,試驗(yàn)過程中也可以適當(dāng)參考沖擊吸收能量的穩(wěn)定程度來確定上平臺側(cè)膨脹值.由上述３種不同判定方法得到的韌脆轉(zhuǎn)變溫度可以看出,在統(tǒng)一采用 Boltzmann函數(shù)進(jìn)行曲線擬合的情況下,不同的判定方法得出的結(jié)果還是有所差異的,偏差范圍基本在１０ ℃之內(nèi),個別也有相差近２０ ℃的情況,例如１號試樣的 B位置,T５０％FAT與T５０％LE 相 差 ２０ ℃. 暫 且 拋 開 人 為 引 入 的 誤 差,表３~５的試驗(yàn)結(jié)果在一定程度上說明由不同判定方法確定得到的試驗(yàn)結(jié)果在總體上還是可以互相參考比較的,這從另一方面也論證了沖擊吸收能量Ｇ剪切斷面率Ｇ側(cè)膨脹值之間的內(nèi)在聯(lián)系.筆者認(rèn)為,雖然不能斷言利用哪一種判定方法得到的試驗(yàn)結(jié)果更好,但可以肯定的是,３種方法各有優(yōu)勢,在特殊情況下可以靈活選用,例如碰到混合斷面材料時,通過T５０％FAT的判定方法來確定韌脆轉(zhuǎn)變溫度就行不通,那么在供 需 雙 方 均 認(rèn) 可 的 前 提 下,可 以 考 慮 使 用T５０％ET甚至T５０％LE作為判據(jù)來確定韌脆轉(zhuǎn)變溫度.

３ 材料斷面情況的影響

    理想情況下,針對某一材料能以T５０％FAT作為判據(jù)來測定其韌脆轉(zhuǎn)變溫度的前提是,沖斷后的試樣韌性區(qū)域和脆性區(qū)域特征明顯、輪廓規(guī)則且分界清晰,然而實(shí)際工作中很難碰到完全符合這些條件的情形.因此,在這些不利條件的影響下,如何盡可能地提高T５０％FAT檢測的精度具有重要意義.

３．１ 斷面類型

    一些低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼的沖擊試樣斷口形貌呈混合型,即韌性和脆性沒有明確的邊界區(qū)分,甚至韌性和脆性以混合形態(tài)存在,這就導(dǎo)致無法直接通過手工測量或者肉眼目測的方式來獲得剪切斷面率,ASTM E２３－１６b 中 也 特 意 強(qiáng) 調(diào) 了 SAE４３４０(對應(yīng)國內(nèi)牌號 ４CrNiMoA)鋼對此方法不適用.在該種情況下,可以采用儀器化沖擊方法來獲取該類材料在不同溫度下的力Ｇ位移曲線,經(jīng)后續(xù)處理拾取特征點(diǎn)來獲得不穩(wěn)定裂紋擴(kuò)展的起始和終止階段,然后計算得到不穩(wěn)定裂紋擴(kuò)展吸收能量及剪切斷面率,從而解決混合型斷面材料無法通過剪切斷面率評價的方式獲得韌脆轉(zhuǎn)變溫度的問題,國內(nèi)已有部分學(xué)者開展了該方面的研究工作,筆者在后續(xù)的工作中也會對此進(jìn)行進(jìn)一步的探討.通常情況下典型的(韌脆區(qū)域分明)及混合型的沖擊斷口形貌如圖３所示.

３．２ 斷面輪廓形狀

    不同材料試樣沖擊斷裂后,晶狀區(qū)域的輪廓不全相同,有長條形的、四方形的、梯形的,甚至有分段的、不規(guī)則的等.針對規(guī)則形狀,可以采用最接近的數(shù)學(xué)求積公式來近似求得其面積;如果是分段型的,則只能通過將各個分散的區(qū)域單獨(dú)計算然后相加的方法求得,但導(dǎo)致的問題是,各微小區(qū)域的面積計算與實(shí)際情況的誤差如何縮小? 憑借肉眼直接去“估算”的度如何把握? 近些年來,國內(nèi)外一些知名試驗(yàn)機(jī)廠商已將微機(jī)自動壓痕測量系統(tǒng)集成到了布氏硬度計上,可以更加便捷地得到材料的硬度.筆者認(rèn)為可以嘗試將技術(shù)運(yùn)用至沖擊試樣斷面形貌的尺寸測量上,從而推動材料韌脆轉(zhuǎn)變性能評價的自動化測試進(jìn)程.當(dāng)然,壓痕自動測量系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確完成測量的前提條件是壓痕邊界清晰,壓痕與周邊的色差明顯,這對于對表面粗糙度有固定要求的硬度試樣相對而言比較容易滿足,但將其運(yùn)用至評價沖擊試樣的自然斷口形貌時,情況則比較復(fù)雜,需要克服斷口表面不平整導(dǎo)致的對焦問題,形狀不規(guī)則導(dǎo)致的面積積分問題,韌脆區(qū)域色差不明顯導(dǎo)致的邊界判定等問題.

３．３ 斷面平整度

    部分試樣沖擊斷裂后的斷面未必是平整的表面,有可能是臺階狀的,甚至出現(xiàn)中間脆性區(qū)域橫跨兩個以上臺階的情形.這種情況下就不能直觀地利用量具去手工測量了,筆者建議對斷面進(jìn)行拍攝投處理,利用計算機(jī)輔助工具計算其剪切斷面率.

４ 取樣位置及方向的影響

４．１ 取樣位置

    同樣,采 用 上 述 試 驗(yàn) 結(jié) 果,３ 件 工 件 A,B,C３個位置獲得的共計９組試驗(yàn)數(shù)據(jù)擬合后得到的剪切斷面率    Ｇ溫度曲線及韌脆轉(zhuǎn)變溫度 T５０％FAT 如圖４所示.

    結(jié)合表１的試驗(yàn)結(jié)果可以看出,不同取樣位置的T５０％FAT相差還是比較明顯的,整體來看,由 A 位置經(jīng) B位置再到 C位置,其韌脆轉(zhuǎn)變溫度呈升高的趨勢,即工件表面的韌脆轉(zhuǎn)變溫度要低于內(nèi)部的,相對而言其韌性更好,這是由于零件在熱處理工藝過程中各部位承受條件不均勻?qū)е碌?試樣的取樣位置會直接影響力學(xué)性能的試驗(yàn)結(jié)果,在沖擊試驗(yàn)中尤為明顯.若是較大的構(gòu)件,應(yīng)當(dāng)憑借經(jīng)驗(yàn)考慮到熱處理工藝不均勻性導(dǎo)致的各部位性能的差異,單套T５０％FAT的檢測必須限制在“一定區(qū)域”內(nèi),并且只能用來評價這一區(qū)域的韌脆轉(zhuǎn)變性能,而不能代表整個工件的,而這個“一定區(qū)域”,必須人為地把關(guān),需要 雙 方 遵 循 相 應(yīng) 的 取 樣 標(biāo) 準(zhǔn),如 GB/T２９７５－１９９８«鋼及鋼產(chǎn)品 力學(xué)性能試驗(yàn)取樣位置及試樣制備»,也可以依照雙方的協(xié)議要求或者通過相關(guān)的經(jīng)驗(yàn)判斷等手段,其目的都是為了獲得工件穩(wěn)定真實(shí)的韌脆轉(zhuǎn)變性能.

４．２ 取樣方向

    取樣方向 的 選 擇 也 是 較 為 重 要 的 一 環(huán),板 材軋制過程中會產(chǎn)生織構(gòu)、表層受力、晶粒流動等現(xiàn)象,使一些中 厚 板 橫 向 和 縱 向 的 性 能 差 異 非 常 明顯,甚至斷口類型完全不一樣.如圖５a)和圖５b)所示分別為 SAE４１４０ 合 金 鋼(正 火 ＋ 調(diào) 質(zhì) 處 理)縱向和橫向試樣在－３０ ℃沖擊試驗(yàn)后斷口的宏觀形貌,可以看 出 橫 向 與 縱 向 試 樣 的 沖 擊 斷 口 形 貌存在明顯的 差 異,縱 向 斷 口 呈 灰 暗 的 韌 脆 混 合 斷裂特征,而橫 向 斷 口 則 呈 現(xiàn) 出 明 顯 的 亮 白 色 脆 性斷裂特征,且具有一定的方向性,雖韌脆區(qū)域差別明顯,但分界處形狀極不規(guī)則,給剪切斷面率的評價帶來一定困難.因此,建議在 T５０％FAT 檢測報告中注明取樣方向.

５ 其他問題

５．１ 數(shù)值修約問題

    GB/T２２９－２００７基本照搬了BSENISO１４８Ｇ１:２００６的內(nèi)容,與 ASTM E２３－１６b一樣,３者都未對報告中剪切斷面率的數(shù)值修約情況進(jìn)行規(guī)范,但在各自 的 附 錄 中 都 以 表 格 的 形 式 呈 現(xiàn) 了 １％ ~１００％剪切斷面率的計算對照方法,并為肉眼估量的方法提供了“斷口形貌和剪切斷面率對照表”及“估計斷口形貌用指南”,該“指南”中基本以１０％的區(qū)間為分隔進(jìn)行評價,擺動幅度較大,這就要求檢測人員在分析判斷韌脆區(qū)域面積的時候十分小心,因?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)中的對照表只針對試樣斷面脆性區(qū)域呈矩形狀的理想情況,其他形狀的試樣則需要結(jié)合自身的判斷和相關(guān)的檢測工作經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行判斷.筆者建議檢測報告中應(yīng)當(dāng)將剪切斷面率的數(shù)值修約分為兩種情況:經(jīng)量具 測 量 后 計 算 得 到 的 數(shù) 值 結(jié) 果 應(yīng) 精 確 到１％;而試驗(yàn)過程中以肉眼對照評價所得的試驗(yàn)結(jié)果應(yīng)盡量精確到５％.這為 T５０％FAT 檢測過程中復(fù)雜的斷面形貌剪切斷面率計算問題提供了規(guī)范化要求,特別是在剪切斷面率Ｇ溫度曲線的過渡區(qū)域,肉眼估算的準(zhǔn)確性會直接影響剪切斷面率Ｇ溫度曲線的走勢及最終試驗(yàn)結(jié)果與實(shí)際相符合的程度.

５．２ 試樣分配問題

    在評價材料韌脆轉(zhuǎn)變溫度的過程中,如果需要了解該材料在各個溫度區(qū)間的韌脆特性,就必須對剪切斷面率Ｇ溫度曲線的上、下平臺及過渡區(qū)域不斷地補(bǔ)充完善,得出的試驗(yàn)曲線才可以準(zhǔn)確地反映出材料剪切斷面率隨溫度的變化趨勢,并可以通過擬合曲線獲得任一溫度下剪切斷面率,這樣做的目的是要獲取一條完整的剪切斷面率Ｇ溫度曲線.但如果只是要檢測 T５０％FAT,即韌脆區(qū)域各占５０％的轉(zhuǎn)變溫度,可以根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行處理.如果試件有條件允許取出足夠多的試樣,則可以按照上述方法完善整條曲線得出試驗(yàn)結(jié)果,盡量減少分散性帶來的不利影響.如果試件本身尺寸有限,或者形狀不規(guī)則,可以判斷熱處理工藝會帶來性能不均勻的情況下,能夠取出的試樣本身就非常有限,在這種情況 下,應(yīng) 當(dāng) 遵 循 的 原 則 是:首 先 盡 可 能 地 滿 足４０％~６０％剪切斷面率過渡區(qū)域的試樣分配,其次是２０％~４０％和６０％~８０％的轉(zhuǎn)折區(qū)域,最后才是曲線的上、下平臺.試樣數(shù)量有限的情況下,要獲取T５０％FAT可以將試樣盡量地分配在靠近３０％~７０％剪切斷面率的區(qū)間,一味地追求剪切斷面率Ｇ溫度曲線的對稱及趨勢的平滑、美觀是不合理的,材料在高、低溫區(qū)域的韌脆變化趨勢很有可能是不一樣的,甚至?xí)休^大的差別,且試樣數(shù)量也經(jīng)常會受限制,

    最終實(shí)際獲得的曲線不一定美觀,問題的關(guān)鍵是檢測目的.依據(jù)上述方法獲得的T５０％FAT,即使最終擬合出的曲線是非常“難看”的,但是它能夠在有限的試驗(yàn)條件下得出盡可能貼近實(shí)際的結(jié)果.

５．３ 組織變化問題

    理論上講,只要金屬材料內(nèi)部組織保持穩(wěn)定,其對應(yīng)的韌脆轉(zhuǎn)變溫度就應(yīng)該是恒定的,但實(shí)際情況下,材料所處環(huán)境溫度的變化,有可能會引起材料內(nèi)部組織的變化,導(dǎo)致材料本身的特性發(fā)生改變.例如一些馬氏體鋼,淬火過程中轉(zhuǎn)變不完全是馬氏體相變的主要特點(diǎn),導(dǎo)致金屬材料在室溫下仍會保留部分殘余奧氏體,經(jīng)低溫條件下的保溫處理后,這些殘余奧氏體會轉(zhuǎn)變成更穩(wěn)定的馬氏體[５],導(dǎo)致材料力學(xué)性能發(fā)生改變,類似于工業(yè)生產(chǎn)中的“深冷處理”.該因素或許影響有限,但在檢測時也需要注意,這也是除了試樣加工精度、性能不均勻、人為引入誤差等因素外導(dǎo)致轉(zhuǎn)變曲線上出現(xiàn)分散帶的另一個原因.

６ 結(jié)論

(１)在進(jìn)行金屬材料韌脆轉(zhuǎn)變溫度檢測時,選用不同的擬合函數(shù)會影響最終的特征點(diǎn)選取,普遍認(rèn)為選用Boltzmann函數(shù)能夠更好地對各類曲線進(jìn)行擬合,且物理意義更明確,選取的特征點(diǎn)也更貼合實(shí)際.

(２)選用不同的判定方法對最終測得的韌脆轉(zhuǎn)變溫度有一定的影響,但每種判定方法各有優(yōu)勢,在檢測時可根據(jù)實(shí)際情況合理選取.

(３)沖擊試樣的斷口形貌即斷面類型、斷面輪廓、斷面平整度對韌脆區(qū)域所占比例的判定有較大影響,如何解決復(fù)雜斷口剪切斷面率的評價問題需要一個不斷積累和完善的過程.

(４)沖擊試樣的取樣位置和取樣方向也是影響韌脆轉(zhuǎn)變溫度檢測結(jié)果的不可忽視的一個重要因素,對于某些材料(諸如 SAE４１４０,４３４０合金鋼一類的混合型斷面材料),不同的取樣方向得到的沖擊斷面類型截然不同.

(５)建議在對剪切斷面率進(jìn)行數(shù)值修約時按照以下間隔進(jìn)行修約:利用肉眼對照評價時應(yīng)盡量精確至５％,而手工測量計算時應(yīng)修約至１％.

(６)在試樣數(shù)量受限、單純獲取T５０％FAT 的情況下,可以將試樣盡量地分配在靠近３０％~７０％剪切斷面率的區(qū)間內(nèi),不必刻意追求轉(zhuǎn)變曲線的平滑及對稱性.

    場中１mm２ 面積內(nèi)的晶粒數(shù)等于 NAE 的１５．５倍,那么 NAE為７．０,再根據(jù)式(２),可以計算出該試樣的晶粒級別指數(shù)G＝３．８.試驗(yàn)用鋁合金試樣晶粒級別指數(shù),采用標(biāo)準(zhǔn)推薦的截距法的計算結(jié)果為G＝３．８±０．５.通過比較可見,采用平面晶粒計算法使用iTEM 軟件計算的結(jié)果,與該試樣的標(biāo)準(zhǔn)值符合良好.

３ 結(jié)論

     鋁合金晶粒級別指數(shù)的測定,無論是采用比較法、平面晶粒計算法,還是截距法,都需要考慮到真實(shí)倍率的問題.比較法需要與標(biāo)準(zhǔn)圖片進(jìn)行對比,結(jié)果只能保留整數(shù),不確定度較大.后兩種方法需要在顯微鏡的毛玻璃片上劃圓或直線,操作起來不方便,而且當(dāng)晶粒級別指數(shù)較大時,晶粒數(shù)過多會造成計數(shù)的極度不便,甚至錯誤.iTEM 軟件具備強(qiáng)大的測量功能,可以很方便地計數(shù).無論金相圖片的實(shí)際倍率是多少,都能通過改變標(biāo)尺的名義尺寸,使圖片在名義上處于１００倍,然后直接根據(jù)晶粒級別指數(shù)的定義公式,無需對比和查閱標(biāo)準(zhǔn)中的表格數(shù)據(jù),就能獲取到準(zhǔn)確、可靠的晶粒級別指數(shù)測定結(jié)果.

（材料與測試網(wǎng)-理化檢驗(yàn)-物理分冊）