CN105738475A - 一种薄规格汽车用冷轧钢板内部缺陷的检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种薄规格汽车用冷轧钢板内部缺陷的检测方法。主要解决现有厚度为0.5~1.5mm汽车用冷轧钢板内部缺陷无法辨识、难以定位、检测时间长的技术问题。本发明技术方案为：一种薄规格汽车用冷轧钢板内部缺陷的检测方法，包括以下步骤：a、在待测样板上划出检测区域；b、用超声波扫描仪对样板的缺陷部位进行定位；c、裁剪含缺陷部分的样板制备成金相样；d、用光学显微镜观察金相样的缺陷部分；e、用能谱仪对金相样的缺陷部分进行元素分析。本发明采用超声波扫描定位结合光学显微镜、能谱仪对缺陷分析检测，实现了薄规格汽车用冷轧钢板内部缺陷定位和检测分析，方法简便、快捷、精度高，满足了汽车用冷轧钢板质量控制检验要求。

Description

一种薄规格汽车用冷轧钢板内部缺陷的检测方法

技术领域

本发明属于钢铁材料物理检测技术领域，具体涉及一种冷轧钢板内部缺陷的检测方法，特别涉及一种薄规格汽车用冷轧钢板内部缺陷的检测方法。

背景技术

厚度为0.5~1.5mm汽车用冷轧钢板，多用于汽车外板、内衬板等重要部件，需要严格控制其内部质量缺陷，如内部微裂纹、内部分层、内部所含夹杂、夹渣等，这些钢板内部的缺陷在产品检验过程中，很难通过常规物理显微检测手段发现。

现有技术中，利用光学显微镜或电子扫描显微镜可很容易发现金属材料表面缺陷进行检测，但是对于钢板内部及未暴漏在表面的缺陷，对于如何能够正确的找出缺陷部位并进行截面剖面制样分析是一大难题。因此观察未暴露的内部缺陷需解决以下几个方面问题（1）需采用某种方法对内部缺陷进行定位；（2）在确定位置进行取制样；（3）结合金相、电镜能谱的分析方式进行缺陷判断。

现有技术中，超声波扫描显微镜一般应用于现代半导体工业制造和研究，生物医疗科学领域等，如IGBT器件检测、材料焊接结构、晶圆、骨骼、颗粒、光纤等，特别适合于半导体、太阳能等电子材料的元器件工业化大批量的检测。超声波扫描的工作原理主要是采用脉冲回波技术工作，由特定的声学组件发射和接收高重复率的短超声脉冲，声波与被测样品发生相互作用后，反射波被接收并转换为视频信号。扫描机构在样品上方来回做扫描运动，样品每一点反射波的强度及相位信息均被按顺序同步记录，并转换为一定灰度值的像素点，显示在高分辨率显示屏上，最终形成一幅声学图像。

现有公开的技术大多涉及钢材焊接部位及电器元件的检测，如中国专利申请20140157605，公开了一种带漆铝合金框板的缺陷检测方法；中国专利申请201310166560，公开了一种钢箱梁U肋角焊缝的超声相控阵检测方法；中国专利申请20130125086，公开了元件内部缺陷的检测装置及方法，等用于成型件的成型焊接部位内部缺陷检测和半导体元件检测，部分采用无损检测结合的方式，如涡流探伤、超声相控阵等探伤方式。

综上，现有技术中缺乏薄规格冷轧钢板内部缺陷的检测方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种薄规格汽车用冷轧钢板内部缺陷的检测方法，解决现有厚度为0.5~1.5mm汽车用冷轧钢板内部缺陷无法辨识、难以定位、检测时间长的技术问题。

本发明的技术方案通过采用在样板上刻划出检测区域、用超声波扫描仪对样板的缺陷部位进行定位、裁剪含缺陷部分的样板制备成金相样、用光学显微镜观察测量金相样的缺陷部分的截面尺寸并定位、用能谱仪对金相样的缺陷部分进行元素分析来完成缺陷辨识。

本发明采用的技术方案是：

一种薄规格汽车用冷轧钢板内部缺陷的检测方法，包括以下步骤：

a、将0.5~1.5mm厚待测冷轧钢板裁剪制备成300×200mm基础样板，在基础样板表面刻划出50×50mm的检测区域；

b、用型号为PVASAM300ScanningAcousticMicroscope超声波扫描显微镜对基础样板上划出的50×50mm区域进行全面扫描取得清晰的缺陷图像，用超声波扫描仪软件中加载图像显微标尺测量超声波二维影像图中缺陷的长度及宽度；

c、将含缺陷部分的样板制备成金相样，用精密切割机在基础样板上割取出多个含缺陷部位的小样板，将小样板进行金相镶嵌；

d、用型号为ZEISSImager.A2m光学显微镜观测金相样中缺陷的截面尺寸并进行拍照记录，用Micro-Analysis&Process图像分析软件分析所拍图片中缺陷的实际截面尺寸并在金相样上标识缺陷位置；

e、用型号为OXFORDX-Max场发射扫描电镜能谱仪对金相样上标识的缺陷所含元素进行检测分析，完成缺陷辨识。

进一步，本发明步骤b中，需要根据样品不同厚度及缺陷尺寸选取合适的探头频率，由于超声波扫描显微镜的不同换能器的频率和焦距，对应有不同的穿透深度和理论分辨率，通常来说换能器的频率越高，穿透深度越小，理论分辨率越大。如常规用频率40MHz的穿透深度为5.4mm，理论分辨率为38μm，110MHz的穿透深度为2.2m，理论分辨率为14μm。由于薄规格汽车用冷轧钢板经过了较大的轧制变形，其内部夹杂物的尺寸较小，所以选用与其匹配换能器频率为110MHz。

进一步，本发明本发明步骤c、d中，需要将含缺陷部分的样板制备成金相样，用金相方法对样板缺陷进行截面分析，这是因为超声波扫描显微镜在对样板进行超声波扫描时，会把样板同一位置的厚度方向的分布较近的多个夹杂物辨识为同一个夹杂物，从而放大了夹杂物的尺寸。因此需通过金相方法对缺陷进行截面分析。

本发明相比现有技术具有如下积极效果：

1.本发明通过用超声波扫描显微镜对样板内部缺陷进行二维图像定位，精确判断一定区域内缺陷位置，以及缺陷数量及尺寸大小，将通过精密切割样板获得多个含缺陷的小样板制成金相样，利用光学显微镜、场发射扫描电镜能谱仪对缺陷进行最终分析，有效实现了对0.5~1.5mm汽车用冷轧钢板内部缺陷的检测辨识。

2.本发明采用超声波扫描显微镜进行汽车用冷轧钢板内部缺陷的检测分析，实现内部缺陷的快速分析和定位，有效缩短了缺陷查找时间。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1为本发明方法流程示意图；

图2为本发明实施例中样板缺陷部位超声波二维图；

图3为本发明实施例中样板缺陷部位光学显微图；

图4为本发明实施例中样板缺陷部位能谱图。

具体实施方式

参照图1、图2、图3、图4，结合实施例对本发明做进一步说明。应理解下述具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。

本实施例中待测样板为1.15mm厚汽车用冷轧钢板。

a、将待测冷轧钢板裁剪制备成300×200mm基础样板，在基础样板表面用金属刻字笔在样板上刻划出50×50mm的检测区域。

b、用型号为PVASAM300ScanningAcousticMicroscope、换能器频率选择为110MHz的超声波扫描显微镜对50mm×50mm的方格区域进行扫描取得出样板内部缺陷的清晰的超声波二维图像，参见图1，图中散布的黑色点状图即为夹杂物分布的位置，统计出落在划线区域内包括划线上的黑点为35颗，尺寸范围在70~900μm，选取超声波二维影像图中部分黑点，根据二维图显微标尺对缺陷位置进行定位，在样板表面进行标记；

c、将含缺陷部分的样板制备成金相样，用型号为MecatomeT210精密切割机割取出多个含缺陷部位的小样板，将小样板进行金相镶嵌，切割样板时切边距样板中缺陷黑点1mm为金相样磨光抛光预留余量；

d、用型号为ZEISSImager.A2m光学显微镜观测金相样中缺陷的截面尺寸并进行拍照记录，用Micro-Analysis&Process金相分析软件测量缺陷尺寸，在金相样上标识缺陷位置，参见图3，缺陷截面长度为180μm，为部分点状及条状缺陷。

e、用型号为OXFORDX-Max场发射扫描电镜能谱仪对金相样上标识的缺陷进行分析，参见图4，缺陷所含元素为C、O、Na、Al、Ca、Si、Fe，通过能谱分析结果判定出待测样板所含缺陷主要为钢中内生的氧化类夹杂物。

本发明方法实现了样板内部夹杂物缺陷检测分析。

除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims (2)

1.一种薄规格汽车用冷轧钢板内部缺陷的检测方法，其特征是，所述方法包括以下步骤：

a、将0.5~1.5mm厚待测冷轧钢板裁剪制备成300×200mm基础样板，在基础样板表面刻划出50×50mm的检测区域；

b、用型号为PVASAM300ScanningAcousticMicroscope超声波扫描显微镜对基础样板上划出的50×50mm区域进行全面扫描取得清晰的缺陷图像，用超声波扫描仪软件中加载图像显微标尺测量超声波二维影像图中缺陷的长度及宽度尺寸；

c、将含缺陷部分的样板制备成金相样，在基础样板上割取出多个含缺陷部位的小样板，将小样板进行金相镶嵌；

d、用型号为ZEISSImager.A2m光学显微镜观测金相样中缺陷的截面尺寸并进行拍照记录，用Micro-Analysis&Process图像分析软件分析所拍图片中缺陷的实际截面尺寸并在金相样上标识缺陷位置；

e、用型号为OXFORDX-Max场发射扫描电镜能谱仪对金相样上标识的缺陷所含元素进行检测分析，完成缺陷辨识。

2.根据权利要求1所述的一种薄规格汽车用冷轧钢板内部缺陷的检测方法，其特征是，所述的超声波扫描显微镜换能器的频率为110MHz。