铸造材料检验及判定

常见材料检验项目及判定主讲人:易金生铸造材料检验及判定第1页纲领一.原物料检验三.产品检验

a.熔解材料a.非破坏性检验c.喷漆件性能检验生铁射线检验附着力试验废钢磁粉探伤检验硬度试验有色金属涡电流检验耐磨试验b.专用物料超音速检验水煮试验染色探伤检验RCI试验

二.成型材料b.破坏性检验光泽度试验硅砂硬度检验色差试验黏土拉伸检验膜厚检验生煤粉抗折试验盐雾试验覆膜砂冲击试验环境保护试验楔形试验耐久试验拔脱试验化学成份(基体组织检验)铸造材料检验及判定第2页一.原物料检验

a.熔解材料生铁→化学成份，Ti

含量，产地(生产形态)

废钢→化学成份，镀锌板有色金属→单一元素含量，杂项元素含量b.专用物料

孕育剂→化学成份，粒度，水含量

球化剂→化学成份，粒度，水含量

(镁线)铸造材料检验及判定第3页铸造材料检验及判定第4页铸造材料检验及判定第5页铸造材料检验及判定第6页铸造材料检验及判定第7页铸造材料检验及判定第8页二.成型材料

硅砂→粒度指数，粒度分布，含泥量

黏土→水分，粒度，膨润度，胶质价，

自由膨涨容积，

吸蓝量，复用性

生煤粉→粒度，碳硫含量，灰分量，含水量

水质→酸碱度，矿物盐

覆膜砂→粒度，热间强度，常温抗折，混砂效果铸造材料检验及判定第9页硅砂粒度检测铸造材料检验及判定第10页黏土检测铸造材料检验及判定第11页黏土检测铸造材料检验及判定第12页煤粉:揮發份、灰分、水分检测铸造材料检验及判定第13页水质检测铸造材料检验及判定第14页污染水质会破坏活化膨润土离子结合能力.铸造材料检验及判定第15页三.产品检验

a.非破坏性检验射线检验→内部缺点，客户检验规范磁粉探伤检验→外部缺点，内部缺点，客户检验规范涡电流检验→内部缺点，客户检验规范超音速检验→音速值，客户检验规范（染色探伤检验）

（化学成份/金相组织/硬度）铸造材料检验及判定第16页b.破坏性检验

硬度检验

拉伸检验

抗折试验

冲击试验楔形试验

化学成份

基体组织检验耐久试验拔脱试验铸造材料检验及判定第17页布氏硬度计铸造材料检验及判定第18页布氏硬度(HB)适合用于铸件素材表面硬度测试,荷重:

3000Kg(钢珠直径=10mm)荷重:

750Kg(钢珠直径=5mm)透过20倍放大镜,读取铸件素材表面钢珠压痕直径,

(如：4.3;

4.1),再查表读取硬度值.硬度试片长宽尺寸必须是钢珠2.5倍以上.每次测试前,

必须先将测头放松转动钢珠,然后再锁紧测头及进行硬度测试作业.进行荷重750Kg硬度测试时,必须必取下砝码再更换5mm钢珠,才可进行硬度测试作业.铸造材料检验及判定第19页恢复荷重3000Kg硬度测试时,

必须先换回10mm钢珠,再放回砝码,才可进行硬度测试作业.进行硬度测试作业,

荷重到达红线时,

必须持压30秒,

才可打开泄压阀泄压.

进行本体硬度测试作业前,

必须先将黑皮面往下磨除1~2mm,

而且保持受测面平整.进行硬度测试作业时,

受测面与平台必须保持平行密贴.铸造材料检验及判定第20页洛氏硬度计(HR)铸造材料检验及判定第21页洛氏硬度计洛式硬度是以压痕塑性变形深度来确定硬度值指标。以0.002毫米作为一个硬度单位。当HB>450或者试样过小时，不能采取布氏硬度试验而改用洛氏硬度计量。它是用一个顶角120°金刚石圆锥体或直径为1.59、3.18mm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硬度。依据试验材料硬度不一样，分三种不一样标度来表示：铸造材料检验及判定第22页洛氏硬度计HRA：是采取60kg载荷和钻石锥压入器求得硬度，用于硬度极高材料(如硬质合金等)。HRB：是采取100kg载荷和直径1.59mm淬硬钢球，求得硬度，用于硬度较低材料(如退火钢、铸铁等)。HRC：是采取150kg载荷和钻石锥压入器求得硬度，用于硬度很高材料(如淬火钢等)铸造材料检验及判定第23页BΦ1.588/mm钢球980.7(100)HRB20-100C120°金刚石1471(150)HRC20-70A120°金刚石588.4(60)HRA20-88进行洛氏硬度测试作业前,

必须先将试片上下面加工磨平,

使确保受测面平整.HRB.(HRA)测试作业前,

应先将砝码取下,然后更换球形测头.(楔形测头),

最终再进行测试.HRC测试作业前,

应先更换楔形测头,

然后将砝码放回,

最终再进行测试.洛氏硬度表内圈红字为HRB硬度值,

外圈黑字为HRC硬度值.铸造材料检验及判定第24页维克氏硬度计(HV)铸造材料检验及判定第25页维克氏硬度(HV)维氏硬度是以120kg以内载荷和顶角为136°金刚石方形锥压入器压入材料表面，用试验力除以材料压痕表面积商就是维氏硬度值。适合用于较大工件和较深表面层硬度测定。小负荷维氏硬度

试验负荷<1.949.03N，它适合用于较薄工件、工具表面或镀层硬度测定；显微维氏硬度

试验负荷<1.961N，适合用于金属箔、极薄表面层硬度测定。铸造材料检验及判定第26页维氏硬度计普通分类三种:一.维氏硬度计

普通指最大负荷在10-50Kg维氏硬度试验机二.小负荷维氏硬度计普通指最大负荷在5Kg维氏硬度试验机三.显微维氏硬度计普通指最大负荷在1Kg维氏硬度试验机维氏硬度值计算公式：HV=常数×试验力/压痕表面积≈0.1891F／d2…………F:试验力(单位N)；d:压痕两对角线d1.d2算术平均值(单位mm)。实用中是依据对角线长度d经过查表可得到维氏硬度值。铸造材料检验及判定第27页维克斯硬度,

普通是测试加工后铸件.普通铸造业使用维克斯硬度计为20Kg.进行维克斯硬度测试作业前,

必须先将试片上下面加工磨平,

测试面必须实施抛光.进行维克斯硬度测试作业时,

必须将试片定位及夹平,

测试位置要避开有石墨部位.维克斯硬度测试终了时,

透过目视镜调整左右垂直线与楔形凹槽尖角切齐.透过目视镜调整左右垂直线时,

绝对禁止将两垂直线重迭或逾越.铸造材料检验及判定第28页铸造材料检验及判定第29页万能材料试验机

:铸造材料检验及判定第30页抗拉试验:测定材料在拉伸载荷作用下一系列特征试验，又称抗拉试验。它是材料机械性能试验基本方法之一，主要用于检验材料是否符合要求标准和研究材料性能。抗拉强度试验机就是取一个样品，在这个试验机上采取拉或压方式来测量定样品，拉或压到它断裂时一个荷重值。

此种仪器有拉长或压缩长度显示和断裂时最大荷重值。

仪器依最大量程不一样，型号和操作方式也有所不一样。铸造材料检验及判定第31页拉伸试验是指在承受轴向拉伸载荷下测定材料特征试验方法。利用拉伸试验得到数据能够确定材料弹性极限、伸长率、弹性模量、百分比极限、面积缩减量、拉伸强度、屈服点、屈服强度和其它拉伸性能指标。从高温下进行拉伸试验能够得到蠕变数据。金属拉伸试验步骤可参见ASTME-8标准。或依客户指定标准、本体取样进行测试。试棒规格大致以下:

本体取样测试,普通是依客户所指定位置取样,试棒加工量最少需2.5mm。铸造材料检验及判定第32页铸造材料检验及判定第33页铸造材料检验及判定第34页抗拉强度试样拉断前承受最大标称拉应力。抗拉强度是金属由均匀塑性变形向局部集中塑性变形过渡临界值，也是金属在静拉伸条件下最大承载能力。对于塑性材料，它表征材料最大均匀塑性变形抗力，拉伸试样在承受最大拉应力之前，变形是均匀一致上，但超出之后，金属开始出现缩颈现象，即产生集中变形；对于没有(或很小)均匀塑性变形脆性材料，它反应了材料断裂抗力。符号为RM，单位为MPA。铸造材料检验及判定第35页抗拉强度定义及符号表示：试样在拉伸过程中，材料经过屈服阶段后进入强化阶段后，伴随横向截面尺寸显著缩小，在拉断时所承受最大力(Fb)，除以试样原横截面积(So)所得应力(σ)，称为抗拉强度或者强度极限(σb)，单位为N/mm2(Mpa)。它表示金属材料在拉力作用下抵抗破坏最大能力。

计算公式为：

σ

=

Fb/SoFb:

试样拉断时所承受最大力，N(牛顿)；So:

试样原始横截面积，mm2。抗拉强度(Rm):

材料在拉断前承受最大应力值。铸造材料检验及判定第36页钢材受拉断裂前最大应力值称为强度极限或抗拉强度。当钢材屈服到一定程度后，因为内部晶粒重新排列，其抵抗变形能力又重新提升，此时变形即使发展很快，但却只能伴随应力提升而提升，直至应力达最大值。今后，钢材抵抗变形能力显著降低，并在最微弱处发生较大塑性变形，此处试件截面快速缩小，出现颈缩现象，直至断裂破坏。单位:kn/mm2(单位面积承受千克力)抗拉强度：extensionalrigidity.抗拉强度=Eh，E为杨氏模量，

h为材料厚度铸造材料检验及判定第37页拉伸试验

测定材料一系列强度指标和塑性指标。强度通常是指材料在外力作用下抵抗产生弹性变形、塑性变形和断裂能力。材料在承受拉伸载荷时，当载荷不增加而仍继续发生显著塑性变形现象叫做屈服。产生屈服时应力，称屈服点或称物理屈服强度，用σS(帕)表示。工程上有许多材料无显著屈服点，通常把材料产生残余塑性变形为0.2%时应力值作为屈服强度，称条件屈服极限或条件屈服强度，用σ0.2表示。材料在断裂前所到达最大应力值，称抗拉强度或强度极限，用σb(帕)表示。铸造材料检验及判定第38页拉伸试验塑性是指金属材料在载荷作用下产生塑性变形而不致破坏能力，惯用塑性指标是延伸率和断面收缩率。延伸率又叫伸长率,是指材料试样受拉伸载荷折断后,总伸长度同原始长度比值百分数,用δ表示。断面收缩率是指材料试样在受拉伸载荷拉断后，断面缩小面积同原截面面积比值百分数，用φ表示。条件屈服极限σ0.2、强度极限σb、伸长率δ和断面收缩率φ是拉伸试验经常要测定四项性能指标。另外还可测定材料弹性模量E、百分比极限σp、弹性极限σe等。铸造材料检验及判定第39页拉伸试验图条件屈服极限σ0.2伸长率δ强度极限σb铸造材料检验及判定第40页抗折试验:

挠度试验:铸造材料检验及判定第41页抗折试验:细长物体在受力后变形截断度量。灰口铸铁依铸件肉厚不一样,抗折试棒分为两种:铸件肉厚在15mm以下,使用Φ20x350mmL

(抗折支点300mm)

铸件肉厚在15mm以上,使用Φ30x500mmL

(抗折支点450mm)公式:抗折强度(MPa)Rf=3PfL/2bh²

公式中Pf-破坏荷重(KN)

L-支撑圆柱中心距0.45mb.h-试件断面宽和高,都是0.04m铸造材料检验及判定第42页挠度试验:指试棒(片)在万能材料机上受力后弯曲变形程度度量。试棒挠度是指在变形时,

其轴线上各点在该点处轴线法平面内位移量。薄板或薄壳挠度,

是指中面上各点在该点处中面法线上位移量。物体上各点挠度随位置和时间改变规律称为挠度函数或位移函数。经过求挠度函数来计算,

应变和应力是固体力学研究方法之一。试棒(片)挠度等于变形量最大值,

当超出变形量最大值时,试棒(片)就会截断。铸造材料检验及判定第43页挠度与弯矩关系挠度-----弯曲变形时横截面形中心沿与轴线垂直方向线位移称为挠度，用y表示。简言之就是指梁、桁架等受弯构件荷载作用下最大变形，通常指竖向方向,就是构件竖向变形.挠曲线，平面弯曲时，梁轴线将变为一条在梁纵对称面内平面曲线，该曲线称为梁挠曲线。挠度与荷载大小、构件截面尺寸以及构件材料物理性能相关。铸造材料检验及判定第44页弯曲试验测定材料承受弯曲载荷时力学特征试验，是材料机械性能试验基本方法之一。弯曲试验主要用于测定脆性和低塑性材料(如铸铁.高碳钢.工具钢等)抗弯强度并能反应塑性指标挠度。弯曲试验还可用来检验材料表面质量。弯曲试验在万能材料机上进行，有三点弯曲和四点弯曲两种加载荷方式。试样截面有圆形和矩形，试验跨距普通为直径10倍。对于脆性材料弯曲试验普通只产生少许塑性变形即可破坏，塑性材料弯曲试验称为冷弯试验。试验时将试样加载，使其弯曲到一定程度，观察试样表面有没有裂缝。铸造材料检验及判定第45页冲击试验机铸造材料检验及判定第46页冲击试验片图:

10x10x40mmL铸造材料检验及判定第47页冲击试验

冲击试验一个动态力学性能试验，主要用来测定冲断一定形状试样所消耗功Ak。将Ak除以缺口处横截面积F，则得冲击韧度ak，单位为J/cm2。又叫冲击韧性试验。

依据试样形状和破断方式，冲击试验分为弯曲冲击试验、扭转冲击试验和拉伸冲击试验三种。横梁式弯曲冲击试验法操作简单，应用最广。标准试样以U形缺口试样和V形缺口试样为主。同一个金属材料，缺口越尖越深，则塑性变形体积愈小，吸收功也愈小，材料韧性也就愈低。所以，对于不一样尺寸和缺口试样，所得结果不能相互换算和比较。

铸造材料检验及判定第48页在工程上主要是用它评定冶金质量和加工工艺质量，以及测定韧性－脆性转变温度。

韧性－脆性转变

是金属材料随温度降低由韧性状态过渡到脆性状态致使冲击韧度急剧降低现象。从韧性角度选材，最主要是要知道韧性-脆性转变温度Tk(℃)。

Tk通常是依据冲击功(或冲击韧度)、断口形貌特征、变形特征与温度关系求得。

铸造材料检验及判定第49页求取Tk方法是：①选取一定冲击功所对应温度为Tk.

②若用夏比V形缺口试样，则对应于冲击功为15英尺-磅(20.34J)Tk用V15TT表示.

③或用断口面积上出现50％结晶状断口时温度为Tk,以50％FATT表示.

④还有以冲击功曲线开始上升温度来定义Tk，为零塑性转变温度,用NDT表示.

显然,Tk因选取标准不一样而异,使用Tk时，一定要注意定义Tk标准铸造材料检验及判定第50页楔形試驗片图:

4x10x40mmL铸造材料检验及判定第51页楔形试验楔形试验强度是金属由均匀塑性变形向局部集中塑性变形过渡临界值，也是金属在静压力条件下最大承载能力。对于材料塑性，它表征材料最大均匀塑性变形抗力，试样在承受最大应力之前，变形是均匀一致上，但超出之后，金属开始出现压缩现象，即产生集中变形；对于没有(或很小)均匀塑性变形脆性材料，它反应了材料断裂抗力。铸造材料检验及判定第52页耐久试验铸造材料检验及判定第53页拔脱力试验铸造材料检验及判定第54页金相判定铸造材料检验及判定第55页金相判读次序灰铁：(1)石墨形态分布

(2)石墨长度

(3)基体组织特征

(4)珠光体(或铁素体)数量

(5)渗碳体含量(或磷共晶)

球铁:(1)球化率

(2)石墨大小

(3)珠光体(或铁素体)数量

(4)渗碳体含量铸造材料检验及判定第56页灰铁石墨判读(1)灰铁石墨型态判读A:均匀分布随机石墨片

B:菊花状/蔷薇状石墨片

C:肥大(塊状)石墨片

D:过冷石墨片(共晶石墨片)

E:枝晶石墨片(树枝状石墨片)

(F:星状/蜘蛛状)铸造材料检验及判定第57页片墨形态判定铸造材料检验及判定第58页铸造材料检验及判定第59页灰铁石墨金相判读(2)石墨长度分为1～8级(100倍

ASTM/ISO)

1级长度=128mm↑

(100mm↑)

2级长度=64mm↑

(50～100mm)

3级长度=32mm↑

(25～50mm)

4级长度=16mm↑

(12～25mm)

5级长度=8mm↑

(6.0～12mm)

6级长度=4mm↑

(3.0～6.0mm)

7级长度=2mm↑

(1.5～3.0mm)

8级长度=1mm↑

(1.5mm↓)铸造材料检验及判定第60页加工面弥漫微细孔洞铸造材料检验及判定第61页无渗透液毛细显像反应铸造材料检验及判定第62页石墨粗大铸造材料检验及判定第63页石墨粗大铸造材料检验及判定第64页海绵状缩孔铸造材料检验及判定第65页灰铁组织判读(3)基体组织判读(100倍

ASTM/ISO)基体判定→面积法、重量法面积法:普通以显微視镜口或照片中，石墨百分比约占

10%，其余都是金属机体结构约占90%。重量法:是將照片中，石墨及各種金属基体结构剪下，分別秤重，再除以照片照片总重。

基体中有珠光体组织、铁素体组织、渗碳体组织、磷共晶组织、或其它合金碳化物。铸造材料检验及判定第66页(4)基体组织特征

灰铁机体基本上全为珠光体组织，珠光体是由铁素体

与渗碳体以层状共析组成，显微镜下呈波浪状存在。(5)铁素体会依附在石墨外周处形成