[發明專利]用于X射線內應力測試的試樣表面處理方法

有效

• 申請號: 201810223816.9
• 申請日: 2018-03-19
• 公開（公告）號: CN108663256B
• 公開（公告）日: 2021-03-09
• 發明（設計）人: 薛歡;彭文杰;劉冬;鄺蘭翔;杜麗影;嚴龍;張彤
• 申請（專利權）人: 武漢鋼鐵有限公司
• 主分類號: G01N1/32
• 分類號: G01N1/32
• 代理公司: 武漢開元知識產權代理有限公司 42104
• 代理人: 胡鎮西;張繼巍

本發明公開了一種用于X射線內應力測試的試樣表面處理方法，包括表面預處理和腐蝕深度標定，采用軟性千頁砂輪旋轉打磨法能在有效去除試樣表面雜質的同時，使得所引入的加工應力最小；針對不同材料進行的點解拋光深度標定方法，從根本上控制了所測試樣的腐蝕深度，使得在同一塊板材上的各測試點能得到同深度條件下的應力，數據可比性大大加強；定量的給出了表面處理時間及深度等關鍵控制參量，即保證了表面處理效果，同時提高了測試精度。

技術領域

本發明涉及力學性能測試及表面處理技術領域，具體地指一種用于X射線內應力測試的試樣表面處理方法。

背景技術

金屬材料的殘余應力問題存在于社會生活和工業生產中的方方面面，大到關乎國家安全的軍事領域，小至老百姓的日常生活用品，因此越來越受到廣大科技工作者的關注。在工業生產中，殘余應力問題是非常突出的，包括擠壓、軋制、拉拔、切削、磨削、表面滾壓、噴丸、錘擊、裝配等在內的各種機械工藝，或如焊接、鑄造、淬火、回火之類的熱處理都會使金屬產品或工件內出現不同程度的殘余應力。在工作溫度、工作介質及殘余應力的共同作用下,一方面產品或工件會降低強度,使工件在制造時產生變形和開裂等工藝缺陷；另一方面又會在制造后的自然釋放過程中使工件的尺寸發生變化或者使其疲勞強度、應力腐蝕等力學性能降低。在高強鋼的生產制造過程中，由于其強度很高，存在各種較大強度的擠壓、軋制、表面滾壓以及淬火、回火之類的熱處理，其殘余應力問題突出，易發生板形問題。因此，對于其殘余應力測量技術的研究，對于確保高強鋼產品質量有著重要意義。

高強鋼軋制過程中的不均勻變形導致了板帶中殘余應力的存在，殘余應力的不均勻分布又是板形不良的根本原因。對此人們早有認識，也有不少學者及業內人士進行了研究。如【周長林，陳中興，等.鋼帶的板形與內應力關系研究[J].上海鋼研，1998(6)：24.27】用電測法、云紋法和射線法等方法測定了高精度不銹鋼板的殘余應力，并對幾種方法進行了比較和分析；【張秀玲，劉宏民.板形控制的傳遞矩陣方法[J].機械工程學報，2003，39(11)：100一,03】基于殘余應力與板形的關系，利用殘余應力的橫向分布建立了板形控制的傳遞矩陣方法；【曾紀杰，熊淵博.金屬板材成型中的殘余應力與失穩分析[J].塑性工程學報，2005，12(2)：82.84】分析了板帶軋制時產生的殘余應力，推導了殘余應力引起的板帶失效起皺的臨界參數計算公式；【趙麗麗，張以都.基于MSC的板材冷軋殘余應力分布的數值仿真[J].有色金屬，2005，57(1)：27.29】采用有限元的方法分析了鋁板冷軋后殘余應力的分布。但無論是實驗的還是理論方面的研究都顯不足，尤其是關于影響殘余應力分布的因素以及殘余應力的分布與板形的關系等方面的研究工作開展的還很少。

高強鋼強度高，軋制及熱處理等環節加工過程復雜，往往表層應力梯度大，而X射線方法只能測定材料表面的殘余應力。至今，文獻中沒有出現對于應力測試試樣打磨、腐蝕拋光等表面處理的定量研究報道，而這些因素對于高強鋼X射線法應力測試起著重要影響作用。另外，在測試過程中，對于不同材料，打磨和點解的時間設置隨意化，導致加工應力并沒有完全去除，使得應力測試結果精度大大降低。即便去除了加工應力，由于未進行標定，也不能得到指定深度下的應力分布情況。

發明內容

本發明的目的就是要針上述技術的不足，提供了一種引入加工應力最小、提高測試精度的用于X射線內應力測試的試樣表面處理方法。

為實現上述目的，本發明所設計的用于X射線內應力測試的試樣表面處理方法，：包括如下步驟：

1)表面預處理

首先，用酒精擦拭試樣被測位置，以去除油污和可見雜物；然后，按照試樣的軋制方向和試樣的寬度方向在試樣被測位置構建平面直角坐標系，并按照第一象限、第二象限、第三象限及第四象限的順序，依次在每個象限的30°～45°方向進行打磨，每次打磨時間相同且打磨時間為10～15S；

2)腐蝕深度標定

2a)建立腐蝕時間x與腐蝕深度y之間的關系，具體過程如下：