摘要： 采用水浸透射法测量球墨铸铁材料的声传播速度，克服毛面球墨铸铁件表面较粗糙耦合困难的问题，避免人为因素引起的耦合补偿对声速影响的不确定性，实现不测量工件厚度测出未知厚度的工件声速，从而进行球墨铸铁球化率等级的评定，这为自动化球化率等级评定装置的研制提供基础。实验对多种球墨铸铁试样进行球化率测量评定，测量结果与实际情况基本一致。对球墨铸铁球化质量的无损评价有重要意义。
　　关键词： 水浸穿透法；球墨铸铁；球化率；耦合补偿；无损评价
　　中图分类号：TG143 文献标识码：A 文章编号：1671－7597（2011）0520079－01
　　
　　1 声速法评价球化级别
　　1.1 基本原理
　　超声波在介质中的传播速度与介质的弹性模量和密度有关。对特定的介质，弹性模量和密度为常数，故声速也是常数，不同的介质有不同的声速。在球墨铸铁中，由于铸铁密度一般在6.9-7.3g/cm3，变化范围很小，所以一般认为超声波在球墨铸铁中的传播速度主要取决于球墨铸铁的弹性模量。
　　当介質的尺寸远大于波长时，就可以视为无限大介质。在无限大的固体介质中，纵波声速为：
　　球铁的球化质量是影响上述物理量的主要因素，这些物理量是表征材料性能的重要依据。因此用声速值来间接估计球铁的球化质量和某些机械性能是可行的。本文中通过测量纵波来评价球铁的球化质量。
　　1.2 球化级别与声速的关系
　　球化级别与声速之间的关系如图1所示。由图可见，随着球化率的下降声速值也相应降低，两者存在较好的对应关系。根据国家标准（GB9411－88）对球墨铸铁的球化级别的划分，经过大量的实验和测量，得到球化级别和声速的关系如表1所示。
　　由图1可知，在球墨铸铁件去除应力的前提下，声速和球化率成线性关系，但由于测量声速的影响因素较多，在测量声速的时候需要尽可能的减少这些因素的干扰。本课题选择水浸法测量声速，这种方法可以克服两大主要干扰因素（耦合剂和工件表面状态）的影响。
　　2测量原理
　　本文采用水浸透射法，测量原理如图2所示，有两个探头，一个发射超声波，一个为接受信号，测量过程中两探头位置固定不动，保持在水平直线上。
　　这种方法的优点是：1）克服了直接接触法由于球墨铸铁件表面粗糙引起的耦合不良问题对声速测量的影响；2）避免了人为因素的影响，可靠性得到提高；3）不需要进行工件厚度的测量；4）有利于实现连续、自动化测试。
　　3 实验结果分析
　　对球墨铸铁试样进行声速测定，其结果见表1，然后我们对试样进行了金相显微镜下观察如图3所示，并与实验结果进行对比。
　　结果表明，用这种方法测得的球化率同金相显微镜下观察的结果一致性较好。另外，此种方法能克服表面粗糙、人为原因等因素对准确声速测量的影响，而且不受工件厚度的影响，提高了球化率等级评定的测量速度和可靠性，为实现自动化球化率等级评定装置的研制提供了基础。
　　4 结论
　　本文采用水浸穿透法超声测量系统，对未知厚度的毛面球墨铸铁试样进行了声速的测量，操作简便，判断准确，能对球墨铸铁件球化质量进行百分之百得快速而且准确的无损评价。下一步的工作就是水槽箱和支架的设计、系统软件的编制，以实现计算机连续、自动化球化率等级的评定。
　　
　　参考文献：
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　　注：本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文