[发明专利]一种测量合金钢表层硬度的方法

说明书

本发明涉及一种基于超声临界折射纵波来测量合金钢表层硬度的方法。通过研究发射探头与接收探头间距对测量超声临界折射纵波声速的影响，可以确定发射探头与接收探头临界测量间距。考虑到不同热处理标定试件微观组织对超声临界折射纵波声速的影响，超声临界折射纵波声速可以作为材料表层硬度力学性能指标的评价参量。本发明创造性地建立了材料微观组织‑硬度力学性能指标‑超声临界折射纵波声速之间的定量映射关系，从微观组织及晶格畸变程度两个角度解释上述变化关系，具有普适性。采用超声临界折射纵波声速可以无损、定量、快速评价合金钢构件表层硬度力学性能指标，预测误差满足工程应用10％的误差指标要求。

技术领域

本发明涉及一种测量合金钢表层硬度的方法。更特别地，本发明涉及基于超声临界折射纵波来测量合金钢表层硬度的方法。

背景技术

在材料实际硬度测量中，通常采用机械压痕的方法测量材料或构件的表层硬度，测量时难免会对材料或构件表面产生不同程度的压痕损伤，同时对材料或构件的表面粗糙度有一定要求，而且测试设备较大，只能在实验室离线测量，对构件尺寸大小也有一定要求，测量时需要制样。

本发明为克服现有测量方法的缺陷，研发出一种全新的测量方法，其结合材料热处理制度，建立材料或构件微观组织-硬度力学性能指标-超声临界折射纵波声速之间的定量映射关系，其中材料微观组织在超声临界折射纵波定量评价合金钢表层硬度中起着纽带作用，进一步解释了超声临界折射纵波声速随合金钢表层硬度的变化关系，为采用超声临界折射纵波声速无损、定量、快速评价合金钢构件表层硬度提供理论依据和实验方法。

发明内容

本发明作为一种合金钢表层硬度超声声速评价的研究方法，主要通过改变超声临界折射纵波发射探头和接收探头的间距，确定超声临界折射纵波声速测量的最佳距离；通过材料热处理制度，制作一组具有不同硬度梯度的标定试件，研究材料不同微观组织对超声临界折射纵波声速测量的影响。

本发明的目的在于提供一种研究测量距离及材料微观组织对超声临界折射纵波声速评价合金钢表层硬度影响的方法。通过研究发射探头与接收探头间距对测量超声临界折射纵波声速的影响，可以确定发射探头与接收探头临界测量间距。考虑到不同热处理标定试件微观组织对超声临界折射纵波声速的影响，超声临界折射纵波声速可以作为材料表层硬度力学性能指标的评价参量。本发明创造性地建立了材料微观组织-硬度力学性能指标-超声临界折射纵波声速之间的定量映射关系，从微观组织及晶格畸变程度两个角度解释上述变化关系，具有普适性。采用超声临界折射纵波声速可以无损、定量、快速评价合金钢构件表层硬度力学性能指标，预测误差满足工程应用10％的误差指标要求。

本发明测量合金钢表层硬度的方法包括如下步骤：

(1)采用相同材料制备一组不同硬度的标定试件；

(2)使用硬度计测量步骤(1)不同标定试件的硬度；

(3)搭建超声临界折射纵波声时测量系统，获得临界折射纵波最佳接收距离；

(4)测量不同标定试件临界折射纵波声时，计算得出临界折射纵波声速；

(5)对材料硬度和临界折射纵波声速进行数据拟合，得到拟合曲线和拟合函数，拟合函数作为临界折射纵波声速评价材料硬度的标定模型；

(6)对标定模型进行验证，直至预测误差满足工程应用误差指标要求；

(7)使用经步骤(6)修正后的标定模型，测量待测材料的硬度。