基于非线性超声技术的球墨铸铁石墨大小及表层硬度的表征

球墨铸铁具有优良的力学性能被广泛应用在各工业领域,其内部的石墨形态和分布情况会影响其各项力学性能。相比于石墨球化率,石墨大小的表征研究相对较少,对球墨铸铁的石墨大小及表层硬度进行无损评定具有重要的工程意义。浇注了具有不同石墨大小和基体组织的球墨铸铁试件,对试件进行了金相观察及硬度试验。基于临界折射纵(longitudinal critical refraction, LCR)波和Rayleigh波模型,利用超声波声速及超声非线性系数表征球墨铸铁石墨大小及表层硬度。结果表明:LCR波的超声非线性系数随着表面硬度的增大而增大,随着石墨平均直径的增大而减少,并且相比超声波声速具有更高的灵敏度;LCR波的超声非线性系数的增加与微观组织中的晶界数量和碳化物的增加有关。因此,可以利用LCR波的超声非线性系数表征球墨铸铁的石墨大小和表面硬度,建立微观组织、超声非线性系数及机械性能之间的关系。