隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)體量躍居世界第二，中國(guó)工業(yè)水平、各種工業(yè)與民用設(shè)施規(guī)模也達(dá)到了一個(gè)相當(dāng)?shù)捏w量，大量的工程結(jié)構(gòu)、工業(yè)機(jī)器和設(shè)備已經(jīng)建成并正在發(fā)揮重要作用。這些結(jié)構(gòu)、機(jī)器和設(shè)備，其服役狀況如何?是否安全可靠?是否仍然處于設(shè)計(jì)范圍內(nèi)以及是否需要維修更換? 等等，這些問(wèn)題的回答都需要依靠現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)或監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)。因此在線檢測(cè)技術(shù)和檢測(cè)設(shè)備對(duì)當(dāng)今的中國(guó)檢測(cè)顯得愈發(fā)重要和迫切，實(shí)驗(yàn)室或離線的檢測(cè)技術(shù)和檢測(cè)設(shè)備在時(shí)間、取樣的可行性以及真實(shí)性等方面尚不能完全勝任。

本文作者僅從個(gè)人經(jīng)歷中涉及較多的金屬材料力學(xué)性能和金相顯微組織二個(gè)方面(電磁性能和無(wú)損探傷等則不在本文討論范圍之列) 對(duì)物理性能現(xiàn)場(chǎng)測(cè)技術(shù)的現(xiàn)狀作簡(jiǎn)要介紹，并討論未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。

　　現(xiàn)場(chǎng)物理性能檢測(cè)有哪些項(xiàng)目？

金屬材料現(xiàn)場(chǎng)物理性能檢測(cè)主要有硬度、金相檢驗(yàn)、薄板沖壓件成形極限圖FLD測(cè)定、工作應(yīng)力測(cè)試、殘余應(yīng)力測(cè)量與消除、彈性模量及泊松比測(cè)試等項(xiàng)目。

　　1硬度

現(xiàn)場(chǎng)硬度檢測(cè)目前主要包括里氏、肖氏、布氏、韋氏和超聲波硬度等，這些方法各有特點(diǎn)，各有其適用環(huán)境和檢測(cè)對(duì)象，需要使用者根據(jù)實(shí)際情況靈活選擇。表1列出了上述現(xiàn)場(chǎng)硬度檢測(cè)方法的原理、適用范圍和執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)。

表1 各種現(xiàn)場(chǎng)用硬度的對(duì)比

　　2 成形極限圖FLD

成形性能是金屬板帶的關(guān)鍵力學(xué)性能指標(biāo)，直接決定了金屬板帶在成形加工過(guò)程中的難易程度，本質(zhì)上影響其成形件的質(zhì)量和成本。成形極限又是其核心指標(biāo)，成形極限有沖壓車間和實(shí)驗(yàn)室測(cè)定兩種方法。其中沖壓車間的測(cè)定方法依據(jù)GB/T 24171.1- 2009《金屬材料 薄板和薄帶 成形極限曲線的測(cè)定第1部分：沖壓車間成形極限圖的測(cè)量及應(yīng)用》，在板材沖壓前印好網(wǎng)格，沖壓后再測(cè)試網(wǎng)格的主/次應(yīng)變，現(xiàn)場(chǎng)在線測(cè)試沖壓零件的FLD，用于現(xiàn)場(chǎng)條件下對(duì)零件成形效果的快速分析判斷，從而能夠及時(shí)地對(duì)沖壓模具和其他沖壓工藝參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。

　　3 金相檢驗(yàn)

現(xiàn)場(chǎng)金相通過(guò)對(duì)材料顯微組織、夾雜、裂紋的觀察，往往在鋼號(hào)甄別、質(zhì)量分析、安全評(píng)價(jià)和仲裁糾紛中發(fā)揮重要作用，其應(yīng)用非常廣泛。

例如某灰口鑄鐵件例行維修檢查，磁粉探傷發(fā)現(xiàn)有可疑的表面裂紋，反復(fù)磁粉探傷和其它探傷方法檢查均沒(méi)有發(fā)現(xiàn)表面裂紋。出現(xiàn)兩種矛盾的結(jié)論，究竟該以哪次測(cè)定結(jié)果為準(zhǔn)？后用現(xiàn)場(chǎng)金相檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，除了灰口鑄鐵件中的片狀石墨在海洋環(huán)境中發(fā)生腐蝕留下片狀溝槽外未再找到一條裂紋，爭(zhēng)論迎刃而解。

　　4 殘余應(yīng)力測(cè)量與消除

殘余應(yīng)力的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量一般采用小孔法、壓痕法、X射線衍射法和臨界表面超聲波法，表2列出了各種殘余應(yīng)力現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試方法的原理、使用范圍及采用的標(biāo)準(zhǔn)。殘余應(yīng)力的現(xiàn)場(chǎng)消除采用的方法比較多，有局部熱處理、振動(dòng)、超聲沖擊和爆炸處理等，表3對(duì)各種殘余應(yīng)力現(xiàn)場(chǎng)消除方法的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行了對(duì)比，列出了采用的標(biāo)準(zhǔn)。

工作應(yīng)力測(cè)試與殘余應(yīng)力測(cè)試類似，該文不再贅述。

表2 各種現(xiàn)場(chǎng)用殘余應(yīng)力測(cè)量方法的對(duì)比

表3 幾種常用消除殘余應(yīng)力方法的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性對(duì)比

選自：《理化檢驗(yàn)-物理分冊(cè)》 Vol.51 2015.12

作者：李榮鋒，教授級(jí)高工，武漢鋼鐵集團(tuán)公司研究院