作者：DylanPorter–Byington钢处理公司；美国加利福尼亚州圣克拉拉
当您开始一个同金属有关的新项目时，一定要知道使用哪一种材料能够获得您期望的结果。您不会用硬纸板盖房子，也不会用水泥来造飞机。
在热处理领域，了解具体材料的特点更加重要。为了获得满足您的项目需要的结果，必须根据材料的类型来选择合适的热处理工艺或规范。
了解具体材料为何非常重要？
热处理是对金属进行加热以改变其分子结构和性质的工艺。每一种材料对热处理的温度和处理方法都有不同的接受度。如果一种材料接受了错误的工艺，可能会造成严重后果。不正确的处理能够引起下列问题：
?硬度低
?变色
?变形和开裂
所选材料的类型尤其限制了加热对其分子结构和性质的改变能力。
举例来说，不锈钢无论采用怎样的热处理工艺也不可能达到不锈钢的硬度。
我们在自己的工厂中总结出一个结论：在所有失败的热处理中，有80%能够归结于材料选择不当。
正确的材料鉴定带来精确的结果
在理想情况下，每一家热处理企业都会同拥有合格资质的材料供应商合作，后者会为前者购置的材料出具材料证书。不过，如果没有证书，或者证书令人怀疑，就有必要通过其他方法进行鉴定。
光谱测量
光谱测量是精确地鉴定材料和避免上述问题的一种有效方法，其原理是测量电磁波谱中的能量波。X射线就是电磁波谱中的这种能量波的一种形式，能够通过光谱测量而测出。
通过用高能X射线轰击材料并测量释放出的能量，我们能够确定具体的材料。释放出的能量水平称为特征X射线，能够指明其中所含元素的类型和它们各自的含量(图1)。
图1.光谱测量示意图。一个X射线源利用辐射轰击一种材料，使材料的原子被激发，从而释放出可读取的特征X射线，然后用探测器进行测量。
这一想法非常类似于黑暗中发光的材料发出的荧光，比如生物荧光(包括鱼类和其他动物)和儿童玩具荧光。这类材料之所以能够在黑暗中发光，是因为它们吸收光线的能量，同更暗的环境相比看上去就像发光一样(图2)。
图2.黑暗中发光的液体诠释了荧光的概念。
比如，如果铁和铬的特征X射线能量水平很高，则表明材料是某种不锈钢。
在Byington钢处理公司，我们利用X射线荧光分析进行材料鉴定，出具的鉴定证书包括下列内容：
?材料同哪一个AISI(美国钢铁协会)牌号最吻合
?组成材料的合金元素和它们的含量
?材料成分的误差范围
?光谱测量的结果
?测试表面的放大图像
光谱测量法的采用使我们能够为我们的客户鉴定所有类型的材料，从最基本的钢种直到稀土超合金(图3)。
图3.基于手持式光谱仪的Byington钢处理公司材料鉴定装置的照片。
这种测试能够帮助我们确认，为了获得期望的热处理结果，选择哪种工艺或规范才是正确的。
在材料分析中得到的一些图像会附在我们的材料分析证书上(图4)。证书的内容包括：
图4.Byington钢处理公司材料鉴定证书样本
1.左上角——材料分析检测出的所有元素和它们的含量。据此我们还能知道与材料相吻合的AISI牌号(对热处理非常重要)。
2.右上角——被测材料表面的照片
3.下方——光谱测量得到的能量水平(特征X射线)图，它被转换成材料所含元素及其含量。
结论
为了保证您的热处理获得满意结果，您一定要确切地知道您正在处理的材料是哪一种类型。
最好同能够为您购置的材料出具证书的金属供应商合作。如果您不能肯定您正在处理的材料是什么，就无法正确地选择热处理工艺或规范。在这种情况下，建议您进行光谱测量，从而保证获得最佳的热处理结果，防止由于使用了不合适的材料而付出高昂的代价。
附录：为何材料选择对航空业至关重要
选择正确的材料并进行正确的热处理，对于拟在航空业使用的部件尤其重要。
飞机和火箭的设计通常需要极高的强重比，这一设计原则是确保产品安全和成功地发挥作用的可靠基础。达到高强重比的关键在于确定合适的材料及其状态。
无论是材料还是材料状态选择错误，或者对目标用途来说并不足够，结果都只会是严重的事故。
机翼
比如，以飞机机翼(图5)为例。机翼的设计要提供足够的表面积以便产生需要的升力，重量也要尽可能轻，强度更要足以保证自身的牢固并承受外部对其施加的应力和压力。
图5.飞机机翼
如果飞机机翼出现问题，将造成灾难性的后果！因此，机翼的每一个方面都必须得到优化，以在保证结构可靠性的同时达到设计目标。材料选择和材料状态也不例外。
当设计人员完成满足所有要求的机翼设计后，他们必须依靠机翼的制造材料来实现设计意图。最常见的机翼设计使用专门的铝合金作为结构支承，而大多数铝合金都要经过热处理，以达到发挥其作用所需要的强度。材料鉴定和热处理是帮助实现这些设计目标的关键。
起落架
我们再来看材料选择和热处理对达到设计要求至关重要的另一个例子——起落架。
在年，LAX航班由于前起落架方向偏离而需要紧急降落(图6)。
图6.起落架方向偏离的飞机
这架飞机的所有乘客都非常幸运，他们遇到了一名经验非常丰富的机长和能够支承住70吨飞机以英里/小时高速移动的起落架结构。
起落架由一种特殊设计的合金制成，并且采用了一种专门的热处理工艺。依靠这种合金/热处理的组合，起落架结构得以保持竖直，没有在应力冲击下断裂(图7)。
图7.硬着陆后的景象
欲了解更多资料，请联系：DylanPorter，Byington钢处理公司（年度北美最佳商业热处理企业）技术主管，MemorexDr.,SantaClara,CA美国；+--；电子邮箱：dporter
byingtonsteel.
