基于激光超声的低碳钢平均晶粒尺寸无损检测方法.pdf

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1、第53卷第2期机械工程学报Vol.53No.22017年1月JOURNALOFMECHANICALENGINEERINGJan.2017DOI：10.3901/JME.2017.02.011基于激光超声的低碳钢平均晶粒*尺寸无损检测方法1222221殷安民杨荃何飞王晓晨董锋王燕龙束学道(1.宁波大学机械工程与力学学院宁波315211；2.北京科技大学国家板带生产先进装备工程技术研究中心北京100083)摘要：采用激光超声非接触检测技术，选用各向异性较小的热轧钢板作为研究对象，通过对标准试样的检测分析对平均晶粒尺寸计算公

2、式进行标定。通过分析完整的激光超声一次回波和二次回波的衰减来计算试样的平均晶粒尺寸，并采用电子背散射衍射技术对平均晶粒尺寸检测的结果来验证计算的准确性。针对在实际测量中超声波信号会受到设备稳定性、试样表面状态、检测环境的变化和试样内部组织的不均匀性等的影响，提出利用超声回波时域信号能量衰减来计算衰减系数的方法，即能量衰减特性分析方法，可以有效地提高平均晶粒尺寸的计算精度。关键词：激光超声；平均晶粒尺寸；低碳钢板；能量衰减法中图分类号：TG156GrainSizeMeasurementinLowCarbonSteelSh

3、eetsbyLaserUltrasonics12222YINAnminYANGQuanHEFeiWANGXiaochenDONGFeng21WANGYanlongSHUXuedao(1.FacultyofMechanicalEngineering&Mechanics,NingboUniversity,Ningbo315211;2.NationalEngineeringResearchCenterofFlatRollingEquipment,UniversityofScienceandTechnologyBeijing,

4、Beijing100083)Abstract：Laserultrasonics,atechniquebasedonthegenerationofultrasonicwavesbyapulsedlaserandontheirdetectionbyalaserinterferometer,canbeusedtodeterminegrainsizesinsteels.Theabsolutevaluesoftheaveragegrainsizecanbecalculateddirectlyfromtheattenuationm

5、easurementsofultrasoniclongitudinalbulkwaves.Thegeneralmethodsofattenuationmeasurementsarecomputedbasedontheamplitudeoflongitudinalwaves.Infact,theamplitudeasonlyonevalueisinfectedbythenoise.Besides,theattenuationshouldbeconsideredastheenergyreduction.Themethodo

6、ftimedomainenergyisproposedtocomputetheattenuation.Theresultsindicatethattimedomainenergycanimprovetheaccuracyofthegrainsizeprediction.Thelaserultrasonictechniquemaybeincorporatedonlinefordirectmeasurementsofgrainsizeduringsteelproduction.Keywords：laserultrasoni

7、cs；grainsize；lowcarbonsteelsheets；timedomainenergyattenuation其苛刻。检测速度提高了，势必影响检测精度，而*0前言提高精度，又必然影响检测速度。长期以来，两者是一对矛盾，一直没有很好解决。金属板带材微观组织质量状况的在线检测与晶粒尺寸及其分布是反映金属材料微观组织监控技术，是当今现代化大生产企业迫切需要的技的重要特征参数，并且直接影响金属材料的力学性术，用以确保生产线的可靠性、稳定性。人们为此能和物理性能，所以也是实际生产工艺控制中一个做了大量的工作[1-5]

8、。可是，迄今为止，微观组织在重要参数。线检测技术并没有取得完全的成功。原因在于，在目前，工业上比较常用的晶粒尺寸检测方法是线检测要同时满足速度和精度的双重要求。对于速金相法，这种方法的检测结果比较准确，但是需要对试样进行抛光和腐蚀等处理，属静态、离线和破度越来越快的高速现代化生产线，对精度的要求尤坏性检测方法。晶粒尺寸无损检测法中