超声波功率谱技术无损区分ＧＣｒｌ５ＳｉＭｎ钢显微组织的探讨林莉，李喜孟，杨冰，张俊善（大连理工大学材料工程系，辽宁大连１１６０２４）作者简介林莉，副教授，博士。从事材料组织、性能及完整性的表征与评价研究，在体材料及表面改性材料表征与评价方面取得成果。发表论文２７篇，ＳＣＩ、ＩＳＴＰ及ＥＩ收录１１篇。作为负责人在研国家自然科学基金、国防“８６３”项目等。获得中国高校科技进步二等奖ｌ项。《无损探伤》杂志编委，中国无损检测学会非常规委员会委员。超声波功率谱技术无损区分ＧＣｒｌ５ＳｉＭｎ钢显微组织的探讨摘要：在利用频谱归一化方法消除了系统特性等外界因素的影响后发现，在起始晶粒尺寸相同的情况下，ＧＣｒｌ５ＳｉＭｎ钢正火、退火、淬火＋低温回火及淬火＋高温回火组织的超声波归一化功率谱各不相同。对于正火、退火和高回组织，４０％～５０％脉冲回波能量均集中在８．２８１２５ＭＨｚ，其中正火和退火组织在中低频段的能量分布相差较小；而对于低回组织，超过５０％的能量集中在１．０９３７５ＭＨｚ，中、高频段的能量分布相差较大。分析认为，超声波在不同组织中传播时的散射不同，导致超声波在不同频率上的干涉，可能是造成上述现象的主要原因。利用该方法有望实现显微组织的无损区分。关键词：超声波；归一化；显微组织；功率谱√矗ｖ、，Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃｐｏｗｅｒｓｐｅｃｔｒａｌａｎａｌｙ’ｓｉｓｆｏｒｈｅａｔｔｒｅａｔｍｅｎｔｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎｐｒｏｄｕｃｔｓｉｎＧＣｒｌ５ＳｉＭｎｓｔｅｅＩＬＩＮＬｉ，ｊＬＩＸｉ－ｍｅｎｇ，ＺＨＡＮＧＪｕｎ－ｓｈａｈ（Ｄｅｐｔ．ｏｆＭａｔｅｒ．Ｅｎｇ．，ＤａｌｉａｎＵｎｉｖ．ｏｆＴｅｃｈｎ０１．，Ｄａｌｉａｎ１】６０２４，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＳｐｅｃｔｒａｌｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎｏｆｕｌｔｒａｓｏｎｉｃｐｕｌｓｅｅｃｈｏｅｓｉｎｆｏｕｒｈｅａｔｔｒｅａｔｍｅｎｔｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎｐｒｏｄｕｃｔｓｏｆＧＣｒｌ５ＳｉＭｎｓｔｅｅｌｉＳａｎａｌｙｚｅｄ．Ａｆｔｅｒｅｌｉｍｉｎａｔｉｎｇｔｈｅｅｆｆｂｃｔｏｆｓｙｓｔｅｍｂｙｕｓｅｏｆｓｐｅｃｔｒａｌｎｏｒｍａｌｉｚａｔｉｏｎ，ｉｔｉｓｆｏｕｎｄｔｈａｔ，ｕｎｄｅｒｔｈｅｃｏｎｄｉｔｉｏｎｏｆｏｗｉｎｇｔｈｅｓａｍｅｇｒａｉｎｓｉｚｅ，ｔｈｅｐｏｗｅｒｓｐｅｃｔｒａｔｓｆｏｒｎｏｒｍａｌｉｚｅｄ，ａｎｎｅａｌｅｄ，ｑｕｅｎｃｈｅｄｐｌｕｓｌｏｗｔｅｍｐｅｒｅｄａｎｄｑｕｅｎｃｈｅｄｐｌｕｓｈｉｇｈｔｅｍｐｅｒｅｄｍｉｃｒｏｓｔ颍酰悖簦酰颍澹?ａｌｅｄｉｆｆｅｒｅｎｔ．Ｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｈａｓｓｈｏｗｎｔｈａｔ，４０％～５０％ｐｏｗｅｒｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｅｓｏｎ８．２８１２５ＭＨｚｉｎｎｏｒｍａｌｉｚｅｄ，ａｎｎｅａｌｅｄａｎｄｈｉ曲ｔｅｍｐｅｒｅｄｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ．Ｆｕｒｔｈｅｒ，ｔｈｅｐｏｗｅｒｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｓｏｆｍｉｄｄｌｅａｎｄＩＯＷｆｒｅｑｕｅｎｃｙａｒｅｓｉｍｉｌａｒｉｎｎｏｒｍａｌｉｚｅｄａｎｄａｎｎｅａｌｅｄｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ．Ｈｏｗｅｖｅｒ，ｉｎｌＯＷｔｅｍｐｅｒｅｄｓａｍｐｌｅｓ．ａｂｏｕｔ５０％ｐｏｗｅｒｆｏｃｕｓｅｓｏｎ１．０９３７５ＭＨｚａｎｄｔｈｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｓａｔｍｉｄｄｌｅａｎｄｈｉｇｈｆｒｅｑｕｅｎｃｉｅｓａｒｅｎｏｔｓｉｍｉｌａｒ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ：ｈｅａｔ仃ｅａｔｍｅｍ；ｐｏｗｅｒｓｐｅｃｔｒａｌ超声波无损区分钢铁材料不同组织结构的研究有多种途径。ＰａｐａｄａｋｉｓＩｌＪ通过测量超声波在介质中的散射衰减系数和传播速度，来表征钢的不同组织状态，丌辟了钢中热处理转变产物的无损表征研究方向。作者在测试４０Ｃｒ钢的声学性能时，也得到了与Ｐａｐａｄａｋｉｓ类似的结果【２ｊ。此类方法在一定程度上能够无损区分钢铁材料的不同热处理状念，但由于存在影响因素多、装置复杂、测量精度低等缺点，很难在工程实际中得以应用。超声波频谱分析是应用现代数字信号理论而发展起来的信号处理方法，具有方便、快速、影响因素少、易于实现自动化等优点，在材料的超声无损检测及评价中显示出明显的优越性ｐ。Ｊ，具有很大的应用潜力。（本文以ＧＣｒｌ５ＳｉＭｎ钢为研究对象，借助超声波脉冲反射法，根据数字信号处理理论，对具有相同起始晶粒度的正火、退火、淬火＋低温回火、淬火＋高温回火组织的超声波信号进行了功率谱分析。实验结果表明，上述不同显微的功率谱具有明显的差异。、）１．原理Ｉ．１超声波功率谱超声波频谱分析是指在频率域内对超声信号进行分析，它是通过对超声波时域信号一２１２—进行傅立叶变换得到的。时域信号ｆ（ｔ）的频谱函数Ｆ（ｆ）的数学表达式为Ｆ（厂）＝ｒ厂（ｆ）ｇ－）２硝ｄｆ（１）式中，ｔ为时问，厂为频率，ｅ为自然对数