[发明专利]一种用纳米压痕检测冷轧金属薄板法向应变均匀性的方法

说明书

本发明涉及一种通过检测厚度小于1.2mm的冷轧金属材料薄板法向硬度均匀性而分析判断冷轧金属材料薄板法向冷轧应变均匀性的方法。一种用纳米压痕检测冷轧金属薄板法向应变均匀性的方法，其特殊之处是：使用纳米压痕硬度计检测金属材料冷轧薄板试样表面至中心层的硬度值的均匀性后分析判断金属材料冷轧薄板试样法向表面至中心层的应变均匀性；按照一定步骤使用纳米压痕硬度计检测冷轧金属薄板试样法向表层至中心层的硬度均匀性，依据初始检测表面、1/4厚度层检测表面，中心层检测表面的硬度检测值，根据金属材料冷轧应变量大小与应变后硬度值高低的对应关系，分析判断试样表层至中心层冷轧应变均匀性。技术解决方案简单、成本低、效率较高。

技术领域

本发明涉及一种通过使用纳米压痕硬度计检测冷轧金属材料薄板法向(即厚度方向)硬度均匀性而分析判断冷轧金属材料薄板法向冷轧应变均匀性的方法。

背景技术

金属材料冷轧薄板在工业上有大量且重要的用途。金属材料冷轧板材的法向(即厚度方向)应变均匀性随金属材料的种类及其冷轧变形率变化。金属材料冷轧后的法向的应变均匀性显著影响其组织及工艺性能和使用性能。掌握经过一定应变量的冷轧后的金属材料冷轧板的法向应变均匀性情况，对于其冷轧工艺的制定及冷轧板的组织、性能的控制有重要作用。目前没有实际可应用的准确检测冷轧金属薄板法向应变均匀性的方法。金属材料冷轧薄板应变量大小与应变后硬度值高低有对应关系，金属材料的冷轧应变量越大，其由于位错密度增加、晶粒碎化等造成的晶体缺陷密度增加而导致的加工硬化程度增加越多，即硬度升高幅度越大。

金属材料冷轧板的法向应变均匀性可在组织状态方面反映在其法向(即厚度方向)表层至中心层的组织形貌中的晶粒的变形及碎化的程度的均匀性上，但是其厚度方向表层至中心层的晶粒的变形及碎化的程度的均匀性难以通过现有的晶粒形状、尺寸观察及检测方法进行检测，因为金属材料经过较大的累计冷轧应变量的多道次冷轧后，得到的冷轧薄板组织中各晶粒呈沿轧向伸长并变细的纤维状，对位于冷轧薄板法向不同深度层的纵向延伸的纤维状晶粒，难以在金相显微镜及电子显微镜下观察区别其横向或纵向的截面尺寸差异，因而不能直接观察了解金属材料冷轧薄板的法向应变均匀性。金属材料冷轧板的法向表层至中心层的轧制织构的均匀性对其工艺性能和使用性能有重要影响；金属材料冷轧板的法向应变均匀性与法向表层至中心层的轧制织构的均匀性有一定相关性(但不直接对应于；其还受冷轧之前的组织状态及织构状态影响)。目前有检测冷轧金属板法向轧制织构强度及其均匀性的X-射线衍射法，其可作为检测分析冷轧金属薄板法向的相关于(但不直接对应于)应变均匀性的织构均匀性的一种方法，其试样的加工制作过程中需分三次分别打磨加工出试样的初始表面、除去1/4厚度层的表面、除去1/2厚度层的表面，其需分三次使用X-射线仪分别检测试样的初始表面、除去1/4厚度层的表面、除去1/2厚度层的表面之织构极图数据，并将每个织构极图数据采用计算软件转化为每个所述的表面的PDF数据及PDF图，然后根据每个所述的表面的PDF数据及PDF图分析其织构种类及强度，其织构检测时间长(检测每个表面织构数据需要1.5h-2h)、成本高、检测数据的准确度不高，检测数据分析处理难度大、效率很低、结果准确度不高；也可采用电子显微镜电子背散射衍射技术(EBSD)检测金属材料冷轧板的法向的所述的表面的微观织构，其可作为检测分析冷轧金属薄板法向(即厚度方向)的相关于(但不直接对应于)应变均匀性的织构均匀性的一种方法，但是，该方法过程更为复杂且成本高、效率较低、结果准确度较低。

现有的测量各类多晶体材料硬度的方法主要是直接使用某种硬度计或工具，如，显微硬度计，洛氏硬度计，布氏硬度计，维氏硬度计，肖氏硬度计，纳米压痕硬度计，通过硬度计的压头施加压力于材料表面，然后根据压痕的面积或深度比较、换算后得知被测材料的硬度；使用显微硬度计只能够较准确检测厚度大于400μm的金属材料板材的表面硬度；使用纳米压痕硬度计可检测厚度大于几十μm的金属材料板材的表面硬度；使用其他硬度计更不能检测厚度小于400μm的金属材料板材的表面硬度。

发明内容

本发明目的：