[发明专利]一种测定断口真实表面积的方法

说明书

一、技术领域

本发明涉及一种测定断口真实表面积的方法，特别是一种用于断口定量分析测量断口真实表面积的方法，属于冶金机械领域。

二、背景技术

人们长期以来对断口的定量分析技术做了大量的研究工作，断口理论和实验技术都有很大进展，但是对于金属断口的定量分析无论是从理论上还是从实验技术上的研究进展都相对缓慢。断口的定量分析可为确定零件的安全寿命与检修周期提供科学依据，断口定性诊断是定量分析的前提，而定量则是断口定性分析的深入和发展。断口的定量分析技术，包括断口表面的成分、结构和形貌特征等定量参数的描述和表征、断裂类型的比例、断口真实面积等。

三、发明内容

本发明的目的是将机械测量中的表面粗糙度概念用于金属断口表面的描述，提出一种用于断口定量分析测量断口真实表面积的方法，以解决目前对金属断口进行定量分析难的问题。

本发明的方法是：

将金属断口剖面轮廓粗糙度变换为金属断口表面粗糙度，再由金属断口剖面轮廓线粗糙度与金属断口表面粗糙度之间的关系式得出金属断口表面粗糙度，最后由金属断口表面粗糙度的定义式计算得出金属断口的真实表面积。

机械测量中的表面粗糙度是衡量加工后零件的实际表面微观不平度的参数。其表征参数有：轮廓的算术平均偏差R_a；不平度平均高度R_z；轮廓曲线起伏的平均间隔S_m等。对于金属断口，粗糙度参数是最简单也是最重要的几何参数之一。金属断口剖面轮廓线的粗糙度参数R_c，将R_c定义为沿某一方向的断口剖面的轮廓线的真实长度L与其在特定参考方向上投影长度L′的比值，即无量纲比值：

对断口剖面轮廓线真实长度L的测量，可采用图像仪软件完成。参考方向一般选取断口面上相垂直的两个方向，即与有效断口面一致，R_c的值总是大于1。大R_c值则说明对应大的断口剖面轮廓线粗糙度，反之小R_c值则对应小的断口剖面轮廓线粗糙度(如图1所示)。

根据断口剖面轮廓线粗糙度参数R_c，则可将断口表面粗糙度R_f定义为：在某一确定的参考平面，其断口表面的真实表面积S被其投影面积A′相除，即断口表面粗糙度R_f也是一个大于1的无量纲比值，R_f值越大，断口表面粗糙度越大，R_f代表断口真实表面单元的偏移量，图2为断口表面粗糙度R_f和断口剖面粗糙度R_c的关系。

R_c与R_f并不相等，人们做了大量努力寻找R_c与R_f之间的关系，其中由Underwood推导出的关系式被认为与实际情况吻合得最好：

Rf=4π(Rc-1)+1]]>

由此关系式可以根据断口剖面的粗糙度R_c来求出断口表面粗糙度R_f，再由R_f的定义式就可求出断口的真实表面积S。