钢铁材料是难以替代的传统材料,应用十分广泛,随着钢铁材料生产的现代化,目前生产的材料已经由追求单一组织所带来的力学性能向多相复合组织的综合性能发展,以适应高速生产并符合现代工业发展的需求。众所周知,钢铁材料能够通过调整组织来改变其性能,但是钢材的性能不仅会由于不同批次原料的差异而发生变化,即使是同一批原料生产出的钢材也会由于后续的加工变形等因素的影响而出现个别产品性能的不稳定,而且随着服役时间的延长,其组织状态和性能也会发生改变。 材料的组织与材料性能密切相关,对于组织的检测与表征是材料科学的重要组成部分。与有损检测手段相比,超声无损表征与评价因其明显的优越性和潜在的应用前景受到材料工作者的关注。声学参量(包括声速、声衰减系数等)是由传声介质的组织决定的,不同组织状态与其声学参量有着直接的联系。然而,由于材料的多相混合显微组织之间的差异较小,而且超声波在其组织中传播时的散射衰减较大,加上采用传统的衰减系数绝对值测量法本身对实验条件要求苛刻;而直接测量材料相速度的方法又尚不成熟,且精度不高。在对这种材料进行超声无损表征与评价时,难以反映微观组织结构之间的细小差异,为以声学参量表征材料的多相混合组织状态或性能带来了困难。 本研究以经控轧控冷工艺生产的D级抽油杆用钢30Mn2SiV为对象,采用超声波水浸线聚焦脉冲回波检测技术,建立了小直径棒材检测系统。利用该系统,获得了含有不同组织结构信息的样品超声回波信号。依据频谱分析的原理将采集到的信号在频域内进行了功率谱归一化比较,并借助于谱分析技术所得到的相位谱和幅度谱,研究了具有不同珠光体含量和形态的粒状珠光体+片状珠光体+铁素体、片状珠光体+铁素体以及上贝氏体+片状珠光体+铁素体三类样品的多相混合组织状态与相对相速度和相对衰减系数之间的关系。结果表明,利用相对相速度和相对衰减系数能够对D级抽油杆用钢30Mn2SiV多相混合组织进行无损识别。