钢材质量及性能试验

文/杨文亮

钢材试验指的是对钢材的质量及其在不同条件下的各种性能的检测和评定，有时仅指钢材的机械性能试验。材料试验对钢桶生产和钢材的基础研究具有十分重要的意义。

一、试验种类

钢材试验的种类繁多，现代常用的有机械、物理、化学、腐蚀、磨损试验和无损检测以及工艺性能试验等。

1、机械性能试验

测量钢材在力或能的作用下所表现的特性，如强度、刚度、塑性、韧性、硬度等。有时要求在某些特定环境，例如高温、低温、腐蚀等条件下进行试验。由于工程结构和机器零件绝大部分是在受力的情况下工作的，机械性能是它们的主要性能，因而这类试验应用最广。

2、物理性能试验

利用钢材的各种物理效应来检测钢材的一系列特性，包括化学组成和价态、表面形貌、晶体结构、显微组织等，或确定一些物理性能参数，如比热容、热/电导率、膨胀系数等。这类试验中的很大一部分能揭示钢材的微观特征，从而可与宏观性能联系起来，用于分析质量问题和失效事故，以及进行钢材科学中的基础性研究等。

3、化学分析

定性或定量地测定钢材的化学组分和结构。所用方法主要有两大类：

①以各种化学反应作为基础的经典化学分析方法

②利用各种元素的不同物理或物理-化学效应的仪器分析方法

前者灵活性较大，为很多标准分析法所采用。后者的特点是分析速度快、灵敏度高，但试验装置通常较庞大复杂，价格昂贵，适用于大批量和成分较复杂的试样分析工作。

4、腐蚀试验

检测钢材因与环境发生相互作用而引起的化学或物理（或机械）-化学损伤过程的材料试验。腐蚀试验是掌握钢材与环境所构成的腐蚀体系的特性，了解腐蚀机制，从而对腐蚀过程进行控制的重要手段。

5、磨损试验

测定固体在受另一相互接触的固体的摩擦，或受固态、液态或气态颗粒的碰撞时所引起的表面损耗——磨损。由于很多因素如介质的腐蚀作用、零件的振动、磨粒的形状和相对的运动速度等均会显著地影响磨损率，实验室的试验结果常与实际情况有较大的出入，应用时须加注意。

6、无损检测

在保持被检物完好的条件下利用各种物理效应查出被检物表面或内部的缺陷，或测定其组织、性能和其他物理量。不损害被检物的使用性能是它有别于一般材料试验的特点。这类试验是保证产品质量和安全使用的重要手段。

7、工艺性能试验

测定钢材加工成半成品或成品所用的工艺过程（铸造、锻压、焊接、金属热处理、切削加工等）的难易程度。这种试验对判定钢材能否投入正常生产有很大意义，对于发展新材料也很重要。

二、试验方式

钢材的试验方式有试验室试样试验、实验室台架试验、现场挂片试验和实物运转试验。

① 试验室试样试验：分为不对实际工况条件作特殊模拟的常规试验；模拟实际工况中的主要条件（如温度、介质、载荷谱等）的模拟试验；强化某些工况条件的快速试验。

② 试验室台架试验：将钢材制成实际零件或模型，在试验室内模拟一定的工况条件进行试验。

③ 现场挂片试验：将材料制成一定规格的试样,直接放在现场上进行考验。这种方式在腐蚀试验中应用较多。

④ 实物运转试验：将材料制成零部件，装在实际机器上进行实物运转。严格说来，台架试验和实物运转试验因包含了结构和环境等因素，已不属单纯的材料试验。但它们更能反映材料的使用效果，因而日益受到重视。

三、试验程序

试验程序随试验目的、试验种类和钢材种类的不同而异。通常包括以下几个主要步骤。

① 试验方式的确定：选择试验方式时应考虑各种方式的特点，尤其是准确度、精确度、灵敏度和测试速度等。

② 抽样：抽取试样时应注意待检物的均匀性、样品的代表性和适宜的数量等。

③ 试样制备：须注意取样部位、取样方向、试样的尺寸和形状等，并避免制样时产生缺陷和污染。

④ 试验装置的校准：试验装置须定期校准，如误差超过一定范围，必须加以检修。

⑤ 试验：通常按标准所规定的步骤进行。带有探索和研究性的试验应视具体情况进行。
⑥ 试验结果的计算、分析和诠释：对试验结果进行适当的数学和图解等处理，最后进行分析和诠释。