金属检测项目有很多，其中所涉及的检测指标，检测时遇到的各种反应现象也是举不胜数。今天我们就金属检测中的一些机械性能指标及相对应的效应现象为大家详细分析一下。希望通过这十二大金属检测中遇到的常见难题的分析，能够帮助大家在金属材料的研究领域有所收获。

1、金属机械性能检测指标是怎么分类的？

金属机械性能检测指标大致分为两类：强度和塑性。

（1）金属强度检测指标：抗拉强度、下屈服强度、硬度等。其中硬度是强度的另一种表现形式，材料的硬度大小与材料抵抗塑性变形的抗力即抗拉强度成正比。

（2）金属强塑性检测指标：延伸率、断面收缩率，另外金属自然性质（组织结构及化学成分），变形温度，应变速率，应力状态，不均匀变形其它因素（变形状态、尺寸、周围介质

等）等都对塑性有影响。

（3）金属强强度和塑性共同检测指标：韧性。

2、为什么屈服强度属于金属检测的重点指标？

金属检测的屈服强度指标是指金属抵抗塑性变形的抗力，定量来说是指金属发生塑性变形时的临界应力。金属的实际屈服强度由开动位错源所需的应力和位错在运动过程中遇到的各种阻力。实际晶体的切屈服强度=开动位错源所必须克服的阻力+点阵阻力+位错应力场对运动位错的阻力+位错切割穿过其滑移面的位错林所引起的阻力+割阶运动所引起的阻力。正是屈服强度代表金属材料如此多的阻力性能，让它成为在金属检测项目的常见指标。

3、如何评价金属检测中的屈服效应现象？

金属检测在拉伸曲线上出现上屈服点、下屈服点和屈服延伸区的现象称为金属的屈服效应。这种效应在变形金属表面上会产生吕德斯带缺陷，因为在外应力作用下，某些地方位错钉扎不牢，它们首先摆脱溶质原子的气团开始运动，位错源开动。位错向前运动时，在晶界前受阻堆积，产生很大的应力集中，再迭加上外应力就会使相邻的晶粒内的位错源开动，位错得以继续传播下去，这一过程进行的很快，所以就形成了不均匀的变形区，在金属外观上反映是一种带状的表面粗糙的缺陷。在钢中加入少量的Al,Ti等强氮、碳化物形成元素，它们同C、N结合成化合物把C、N固定住了，使之不能有效的钉扎住位错，因而消除屈服效应现象；或在钢板冲压前进行小量的预变形，使被溶质原子钉扎的位错大部分基本摆脱气团包围，然后加工则不会出现吕德斯带了。

4、冷变形对金属力学性能检测、物理化学性能检测有什么意义？

金属材料冷变形后，组织结构上的变化：晶粒被拉长，形成了纤维组织，夹杂和第二相质点成带状或点链状分布，也可能产生形变织构，产生各种裂纹，位错密度增加，点缺陷、核层错等晶体缺陷增多，自由能增大。冷变形对金属力学性能的变化体现在：金属检测样品在冷加工后，其强度指标（比例极限，弹性极限，屈服极限，强度极限，硬度）会增加，塑性指标（面缩率，延伸率等）则降低，韧性也降低了，还可能随着变形程度的增加二产生力学性能的方向性。所以生产上经常利用冷加工能提高材料的强度，通过加工硬化来强化金属材料。物理、化学性能也发生明显变化：密度降低，导热、导电导磁性能降低，化学稳定性、耐腐蚀性降低，溶解性增加。

5、金属检测中亚结构的形成对冷变形意味着什么？

在变形量不大的情况下，金属晶粒内先是出现明显的滑移带，随着变形量的加大，滑移带逐渐增多。此时的晶粒逐渐“碎化”成许多位向略有不同的小晶块，就象是在原晶粒内又出现许多小晶粒似的，这种组织称为亚结构。每个小晶块称为亚晶粒，又称嵌琅快（形变之前晶体中已存在尺寸较大的亚晶粒，形变使其细化），在亚晶界上积聚大量的位错，存在着央中的晶格畸变（也称点阵畸变），而在亚晶粒内部则相对地比较完整（亚晶粒的晶格仍存在着弹性变形）已经知道，滑移变形是通过位错在滑移面上的移动来实现的。

金属检测的位错理论还假设：在晶体的滑移面上存在着位错源，在临界切应力的作用下，从位错源可以不断产生通过滑移面移动的新位错，从而不断地造成滑移。同时，金属晶体中存在着各种阻碍位错移动的障碍物，如晶界（包括亚晶界）、第二相颗粒、因位错互相交截而产生的不容易移动的位错结点以及其他晶体缺陷等等。移动的位错可能在障碍物前被阻，并且使随后的移动来的位错在障碍物前积累起来，造成位错的集聚。这样使得晶体内的位错密度不断增加。亚晶界也就是位错集中的地带，积聚着大量的位错，这对于位错的进一步移动造成极大的障碍，因而是滑移变形难以继续进行，即造成金属加工会硬化。

6、金属材料检测时，出现的“形变时效现象”是什么？

金属检测时，会把屈服效应显著的金属材料拉伸到超过屈服延伸区的变形程度后，去掉载荷，又立即重新加载时，刚开始塑性变形的应力仍等于卸载前的应力，若卸载后经过长时间的停留再重新加载时，则开始塑性变形时的应力要高于卸载时的应力，并且重新出现了屈服效应现象。这即是形变时效现象。

7、金属检测中产生形变时效现象的原因有哪些？

金属检测样品在预先加载时，会产生塑性变形使位错摆脱溶质原子气团的钉扎，如果卸载时间过长，溶质原子有时间通过扩散重新包围位错形成新的气团，钉扎住位错，所以再重新加载时又会出现屈服效应。温度足够高时，在变形过程中就可能产生时效称动态形变时效。

8、应力—应变曲线对金属材料的外观性能检测结果有什么影响？

由于溶质原子对位错的钉扎，对于处在低温变形或较高温度变形后的体心立方金属的应力—应变曲线将会有一定影响，从而导致金属检测变形材料的样品外观、性能将会产生变化。应力—应变曲线上出现上、下屈服点和屈服延伸区，出现屈服效应现象，当温度从室温上升时，出现动态形变时效，上下屈服点反复出现，金属检测样品的外观出现吕德斯带缺陷，从而引起金属软化，这也是使金属加工时，硬化减弱的主要原因。

9、硬脆相的存在及其形状对金属合金的力学性能检测有哪些影响？

（1)渗碳体以片层状分布于塑性较好的铁素体中，铁素体变形受阻，位错运动被限制在碳化物片层之间的很短距离内，使连续变形甚为困难，碳钢的强度随渗碳体片层距离的减小而增高，片层间距越小，其强度越高，塑性不降低

（2）球状珠光体中，渗碳体呈球状，对铁素体变形的阻碍作用降低，故强度降低，塑性显著提高，片状渗碳体比球状渗碳体强度高，塑性低。

（3）如硬而脆的第二次渗碳体呈网状碳化物分布在晶界上，影响晶粒间的结合，并使晶粒内部的变形受阻碍导致应力集中，造成过早的断裂，反而强度下降，塑性也会明显下降

（4）渗碳体成细小弥散微粒分布在铁素体中，流变应力大大增加。

10、细化晶粒对金属材料的力学性能检测有何影响？

细化晶粒可以提高金属韧性检测指标，有助于防止脆性断裂发生，可以降低脆性转化温度，提高材料使用范围，在对低强度钢检测后，发现可以利用细化晶粒来提高金属材料屈服强度有明显效果。

金属材料细化途径：

（1）改变结晶过程中的凝固条件，尽量增加冷却速度，另一方面调节合金成分以提

高液体金属过冷能力，使形核率增加，进而获得细化的初生晶粒。

（2）进行塑性变形时严格控制随后的回复和再结晶过程以获得细小的晶粒组织。

（3）利用固溶体的过饱和分解或粉末烧结等方法，在合金中产生弥散分布的第二相

以控制基体组织的晶粒长大。

（4）通过同素异形转变的多次反复快速加热冷却的热循环处理来细化晶粒。

11、结晶和晶粒长大对金属材料检测中的组织性能变化有什么意义？

再结晶从形成无畸变的晶核开始，逐渐长大成位错密度很低的等轴晶粒，当变形基体全部消耗完即进入晶粒长大阶段。再结晶是消除加工硬化的重要软化手段，再结晶还是控制晶粒大小、形态、均匀程度获得或避免晶粒择优取向的重要手段。影响再结晶的主要检测指标：温度、变形程度、微量溶质原子、弥散相颗粒。影响再结晶后晶粒大小的主要检测指标：变形量、退火温度。另外，金属检测中的杂质及合金元素以及在变形前的原始晶粒度也会影响再结晶退火后的晶粒大小。

12、晶界对金属检测的意义有哪些？

晶界是有一定厚度、原子无规则排列的过渡带。其厚度主要是受相邻晶粒间的位向差的大小及金属纯度的高低的影响，在金属晶体中，它们的厚度，常在几个原子间距到几百个原子间距的范围内变动。实验表明：相邻晶粒间的位向差越大或金属的纯度越低时，晶界就越厚，反之越薄。由于晶界的特殊构造，而使它对金属的许多性能及其相变的影响更大于晶内的影响。晶界的特殊构造及其高的晶界能是它具有与晶内不同的特性的根源，这些特性主要有以下几点：

（1）当金属暴露在腐蚀环境里，晶界容易被腐蚀；

（2）晶界处的熔点较晶粒内部低；

（3）当金属内部发生相变时，在晶界处是优先成核的位置；

（4）原子在晶界上扩散比在晶粒内部快；

（5）由于晶界处对晶体的滑移（即位错移动）起阻碍作用，使这里不易产生塑性变

形，故晶界处硬度、强度均较晶内为高；

（6）晶界处的电阻率也较晶内为大。