s136模具鋼和p20-S136模具鋼表面硬度的渦流無損表征方法

　　為了將渦流法應(yīng)用于S136模具鋼的表面硬度無損檢測,從試驗(yàn)方法和傳感器檢測靈敏度分析 2 個(gè)方面展開研究.

　　首先,采用不同熱處理工藝,制備了硬度不同的 45 號鋼和 S136 鋼試樣,得到了硬度與回火溫度的關(guān)系曲線

　　其次,利用渦流測試系統(tǒng)(常規(guī)測試系統(tǒng))對所有試樣進(jìn)行檢測,將得到的阻抗幅值與試樣硬度進(jìn)行回歸分析,結(jié)果表明：在45 號鋼中,阻抗幅值與硬度呈良好線性關(guān)系,而在 S136 鋼中,阻抗幅值與硬度呈非線性關(guān)系

　　更后,對比分析了 3 種不同傳感器對硬度的檢測靈敏度,當(dāng)線圈電感值越大時(shí),檢測靈敏度越高. 另外,制作了另一種電磁傳感器并搭建相關(guān)試驗(yàn)平臺,對 45 號鋼和 S136 鋼試樣硬度進(jìn)行測試,測試結(jié)果與常規(guī)渦流傳感器測試結(jié)果趨勢一致,相互驗(yàn)證了試驗(yàn)方法和數(shù)據(jù)處理方法的可靠性. 上述研究結(jié)論顯示,渦流檢測可以實(shí)現(xiàn)模具鋼硬度的快速、無損檢測,測試方法和系統(tǒng)有望應(yīng)用于工程實(shí)際.

　　為提高塑料模具鋼(如 45 號鋼和 S136 鋼) 的使用壽命,常對模具鋼進(jìn)行適當(dāng)?shù)臒崽幚?以改善其表面硬度等力學(xué)性能[1‐2]

　　不同類型模具對表面硬度的要求不同,經(jīng)過熱處理后的模具一般需進(jìn)行破壞性取樣,再進(jìn)行硬度測試,以對模具鋼熱處理質(zhì)量進(jìn)行評估. 由于取樣的測試方法不適用于零部件生產(chǎn)線,急需發(fā)展無損的硬度測試方法.電磁無損檢測通過檢測材料磁導(dǎo)率、電導(dǎo)率等參數(shù)的變化,實(shí)現(xiàn)材料微觀結(jié)構(gòu)的無損評價(jià). 例如渦流法,其檢測線圈的阻抗變化可用于反映材料內(nèi)部金相成分的改變.

　　應(yīng)用渦流探頭檢測不同珠光體體積分?jǐn)?shù)的球墨鑄鐵,并通過回歸分析可以看出渦流檢測線圈阻抗幅值與球墨鑄鐵的化學(xué)組分具有一定的線性關(guān)系,故而可以通過擬合方程確定球墨鑄鐵的化學(xué)組分. Kashefi 等[4] 用磁學(xué)檢測技術(shù)對不同回火溫度的 AISI 340 合金鋼進(jìn)行檢測,結(jié)果表明渦流檢測線圈阻抗幅值可以有效檢測回火后合金鋼的微觀組織,分辨出回火溫度在300 ~ 400 ℃ 發(fā)生回火馬氏體脆化的試樣. 通過有限元分析建立了殘余奧氏體體積分?jǐn)?shù)與渦流檢測線圈阻抗幅值( 幅值和相位) 之間的關(guān)系.

　　由于表面硬度亦受微觀結(jié)構(gòu)影響,因此通過合理的標(biāo)定試驗(yàn)瑞士進(jìn)口進(jìn)口s136,可以建立其渦流阻抗參數(shù)與表面硬度間的關(guān)聯(lián),由此實(shí)現(xiàn)硬度的渦流無損表征或檢測.Khan 等[6]基于渦流檢測技術(shù)研究了 350 馬氏體時(shí)效鋼在不同溫度下隨時(shí)間的硬度變化規(guī)律,結(jié)果表明渦流檢測線圈阻抗幅值可以表征熱處理效果. Zergoug 等[7]通過渦流檢測的方法,建立了硬度與阻抗之間的關(guān)系,表明該方法可以無損地檢測和定量分析材料的力學(xué)性能. Liu 等[8] 同樣建立了渦流檢測線圈阻抗幅值與冷軋 AISI 321 不銹鋼硬度之間的關(guān)系方程,從而可以準(zhǔn)確預(yù)測試件的硬度.本文首先采用不同熱處理方式,制備了 2 批硬度不同的(45 號鋼和 S136 鋼) 試樣. 其次,分別對所有試樣進(jìn)行渦流和表面硬度檢測,得到阻抗幅值與硬度間的關(guān)系方程. 通過對比測試,分析了傳感器電特性參數(shù)對硬度檢測靈敏度的影響規(guī)律. 另外,制作了另一種針式電磁傳感器并搭建相應(yīng)的測試平臺,通過 2 種不同的傳感器和試驗(yàn)平臺相互驗(yàn)證結(jié)果的可靠性.

　　結(jié)論：

　　1) 在一定范圍內(nèi),45 號鋼硬度與渦流檢測線圈阻抗幅值保持一定的線性關(guān)系,其線性擬合系數(shù)為 0. 92. S136 鋼硬度與渦流檢測線圈阻抗幅值呈現(xiàn)拋物線非線性關(guān)系,其擬合系數(shù)為 0. 94.

　　2) 通過采用 3 種不同的渦流傳感器測試 45 號鋼和 S136 鋼硬度,可以發(fā)現(xiàn)傳感器的電感值對測試結(jié)果有很大影響,傳感器本身電感值越大,傳感器靈敏度越高,越容易分辨硬度變化量.

　　3) 采用第 2 種測試平臺和傳感器對 45 號鋼和S136 鋼硬度進(jìn)行評估,可以看出測試結(jié)果與第 1 種測試平臺得到的測試結(jié)果趨勢一致,相互驗(yàn)證了試驗(yàn)方法與數(shù)據(jù)處理方法的可靠性.