CN101504389B - 一种钢中残余奥氏体热稳定性的测量方法 - Google Patents
一种钢中残余奥氏体热稳定性的测量方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN101504389B CN101504389B CN2009100739671A CN200910073967A CN101504389B CN 101504389 B CN101504389 B CN 101504389B CN 2009100739671 A CN2009100739671 A CN 2009100739671A CN 200910073967 A CN200910073967 A CN 200910073967A CN 101504389 B CN101504389 B CN 101504389B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- temperature
- magnetic
- steel
- formula
- cooling
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Magnetic Means (AREA)
- Investigating And Analyzing Materials By Characteristic Methods (AREA)
Abstract
本发明公开了一种淬火态钢中残余奥氏体热稳定性的测量方法。测量方法步骤为:淬火、线切割取样、高温磁性测试(300K-1273K)、低温温磁性测试(300K-10K)、计算得到残余奥氏体热稳定性测试。测量过程需要1-2个样品,取样尺寸不大于直径2mm,长度2-4mm。所施加的磁场强度为(1-3)×0.79×106A/m。本发明可测得最小为5×10-7emu的磁矩,典型绝对精度优于2%,重复性优于1%。可用于测量淬火态(含等温淬火态)样品的高、低温处理时残余奥氏体的定量变化情况,评价残余奥氏体的热稳定性,为合理制订钢材的回火工艺和冷处理工艺提供依据。
Description
技术领域
本发明涉及一种钢铁材料中非热稳定相的定量测量方法,特别是一种钢中残余奥氏体热稳定性的一种测量方法。
背景技术
钢铁材料在淬火处理后,组织中除得到马氏体和/或贝氏体外,常含有一定数量的残余奥氏体,如果进行回火处理或冷处理,残余奥氏体将发生转变,是一种非热稳定相,其稳定性对钢材的内部组织结构具有重要影响,因此,测量其热稳定性自然具有重要意义。现有测量钢中残余奥氏体热稳定性的方法中,应用较多的是X-射线衍射法,该方法观察的是衍射峰的状况,其探测的是材料表面层的状况,因受到较多因素的影响,精度一般,而且此方法受试样条件、仪器极限和计算方法的限制,具体包括试样表面应力状态、织构、晶粒尺寸、扫描步长、聚焦等。膨胀仪法测量的是块体材料,精度较低。磁性法测量的是块体材料的饱和磁化强度,对具体材料而言,足够高的磁场强度方可测得准确的饱和磁化强度。目前,所采用的磁性测量方法,如冲击测量法存在以下问题:(1)取样尺寸大(大于50mm),对小样品无法测量;(2)磁场强度低,材料达不到磁饱和状态,即铁磁相的数量和磁化强度偏离线性关系,测量结果受退磁因素的影响,因而残余奥氏体的测量结果精度不高;(3)测量时的温度变化难以精确控制。
发明内容
本发明的目的在于提供一种钢中残余奥氏体热稳定性的测量方法,该方法对淬火态钢的冷处理工艺和回火工艺具有直接指导意义,可以帮助精确地控制钢的组织组成和性能,挖掘钢材的应用潜力。
本发明构思是:样品置于单一磁场中会被感应出磁矩。而将样品置于振动样品磁强计的拾取线圈中,作正弦振动时,由于通过样品的磁通量的变化,在检测线圈中便会感应出电压信号。该信号与磁矩成比例,所以振动样品磁强计可以用来测量材料的磁特性。磁场可以由电磁铁或超导磁体产生,所以磁矩和磁化强度可以作为磁场的参数来进行测量。作为温度的参数,在低于常温时,可用带有低温杜瓦的电磁铁的VSM系统。高于常温时,可用带有加热炉的VSM系统。因为选用铁磁材料时,主要决定于它们的磁化强度和磁滞回线,所以VSM系统的常用功能是测量铁磁材料的磁特性。测量温度从8K到1273K时变化时,可以分别加装低温杜瓦和高温炉。0到30KG(相当于3×0.79×106A/m)的磁场范围内,可测得最小为5×10-7emu的磁矩;电磁铁间隙可调;典型绝对精度优于2%,重复性优于1%;快速读取数据:全量程测量样品磁滞回线仅用10min;Windows软件包括:单个仪器的驱动(前面板操作)、电源和VSM控制单元的控制;在最大场强工作状态下,配有水冷系统的磁线圈能稳定工作;可实现自动旋转和各项磁强的测量;可选的液氦、液氮低温恒温器,可实现在8K或80K下工作;可选的高温炉可实现在1000℃下工作。
具体地,本发明所说的钢中残余奥氏体热稳定性的测量方法包括以下步骤:
(1)钢的前处理
选择高碳钢,经铸造、轧制、软化退火,软化退火工艺为:1093K加热1h,以10K/h的速度缓冷至963K,然后空冷至室温,淬火加热温度为1133K,保温时间30min;
(2)磁性的高温或低温测试
将不同淬火态的高碳钢用电火花方法切割成直径2mm,长2mm的块状样品,磁性测量在振动样品磁强计上进行,在测试前振动样品磁强计经镍标样标定,高温磁性测量的温度循环范围为300K~1173K,低温磁性测量的温度循环范围为300K~10K,所施加的磁场强度为0.79×106A/m,高温磁性测量的加热速度为3~5K/min,冷却速度为10K/min,低温磁性测量的加热和冷却速度均为10K/min,在设定的温度到达1min后测定饱和磁化强度值;
(3)钢中残余奥氏体量的计算
高于室温时残余奥氏体量的分解情况可用式(1)求得:
式(1)中MH(T)和MC(T)分别是加热和冷却时同一温度的饱和磁化强度值,Δ是加热曲线相对于冷却曲线的最大过冲值,Δ与残余奥氏体转变和马氏体分解有关,见图1;
低温(冷处理)磁性测量时,残余奥氏体的转变情况可由式(2)求得:
式(2)中MH(T)和MC(T)分别是加热和冷却时同一温度的饱和磁化强度值,T0为室温(300K)。
本发明取得的积极效果是:
本发明的测量方法所采用的是目前世界上灵敏度最高的振动样品磁强计(VSM),它可以保证至少达到5×10-7emu。(1)本发明利用VSM可在8K-1273K温度范围内测定淬火态高碳钢样品的饱和磁化强度,得到残余奥氏体量随温度的变化情况,从而评价残余奥氏体热稳定性。(2)采用高的磁场强度和精确的温度控制,可使钢材处于饱和磁化状态,保证了准确的定量计算结果。(3)方案采用两个小样品,节约材料。高温磁性测试一个小样品的磁化强度,计算得到残余奥氏体随温度转变情况,为钢的回火工艺提供指导。低温磁性测试另一个小样品的磁化强度,计算得到残余奥氏体随温度转变情况,为钢的冷处理工艺提供指导。通过高温磁性测试确定残余奥氏体完全分解的温度,由此得到钢淬火态的残余奥氏体数量。以此为基础,得到低温磁性测试时残余奥氏体的未转变量。(4)对具体钢材而言,对最终残余奥氏体的数量可以有不同的数量要求。因此,通过高温磁性测试和低温磁性测试,可以搞清楚淬火态钢随回火、冷处理时残余奥氏体的变化和最终数量。
附图说明
图1是高温磁性测量时温度与饱和磁化强度的关系,其中,图1(b)为图1(a)的局部放大图。
图2是直接淬到室温样品中残余奥氏体的高温热稳定性图。
图3是淬到503K保温40min样品中残余奥氏体的高温热稳定性图。
图4是淬到503K保温40min样品中残余奥氏体的低温热稳定性图。
图5是淬到503K保温40min样品中残余奥氏体的热稳定性汇总图。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明。
实施例1
(1)钢的前处理
选择1.02C-1.35Cr-0.33Mn-0.26Si高碳钢,经铸造、轧制、软化退火,软化退火工艺为:1093K加热1h,以10K/h的速度缓冷至963K,然后空冷至室温。淬火加热温度为1133K,保温时间30min。
(2)磁性的高温测试
将淬火加热的样品直接淬到室温,将淬火态的钢用电火花方法切割成直径2mm,长2mm的块状样品。磁性测量在振动样品磁强计上进行。在测试前振动样品磁强计经镍标样标定。高温磁性测量的温度循环范围为300K-1173K,所施加的磁场强度为0.79×106A/m。高温磁性测量的加热速度为3-5K/min,冷却速度为10K/min。在设定的温度到达1min后测定饱和磁化强度值。
(3)钢中残余奥氏体量的计算
根据测得数据,由式(1)计算得到高温磁性测试时残余奥氏体的变化情况(高温热稳定性),如图2所示。
实施例2
(1)钢的前处理
选择1.02C-1.35Cr-0.33Mn-0.26Si高碳钢,经铸造、轧制、软化退火,软化退火工艺为:1093K加热1h,以10K/h的速度缓冷至963K,然后空冷至室温。淬火加热温度为1133K,保温时间30min。
(2)磁性的高温测试
将淬火加热的样品淬到503K保温40min,将等温淬火态的钢用电火花方法切割成直径2mm,长2mm的块状样品。磁性测量在振动样品磁强计上进行。在测试前振动样品磁强计经镍标样标定。高温磁性测量的温度循环范围为300K-1173K,所施加的磁场强度为0.79×106A/m。高温磁性测量的加热速度为3-5K/min,冷却速度为10K/min。在设定的温度到达1min后测定饱和磁化强度值(见图1(a)和图1(b))。
(3)钢中残余奥氏体量的计算
根据测得数据,由式(1)计算得到高温磁性测试时残余奥氏体的变化情况(高温热稳定性),如图3所示。
实施例3
(1)钢的前处理
选择1.02C-1.35Cr-0.33Mn-0.26Si高碳钢,经铸造、轧制、软化退火,软化退火工艺为:1093K加热1h,以10K/h的速度缓冷至963K,然后空冷至室温。淬火加热温度为1133K,保温时间30min。
(2)磁性的低温测试
将淬火加热的样品淬到503K保温40min,将等温淬火态的钢用电火花方法切割成直径2mm,长2mm的块状样品。磁性测量在振动样品磁强计上进行。在测试前振动样品磁强计经镍标样标定。低温磁性测量的温度循环范围为300K-10K,所施加的磁场强度为0.79×106A/m。低温磁性测量的加热和冷却速度均为10K/min。在设定的温度到达1min后测定饱和磁化强度值。
(3)钢中残余奥氏体量的计算
根据测得数据,由式(2)计算得到低温磁性测试时残余奥氏体的变化情况(低温热稳定性),如图4所示。可见,即使冷却到10K的样品中残余奥氏体也不能完全转变为马氏体。将图3、图4汇总得到图5。图5是淬到503K保温40min样品中残余奥氏体的热稳定性汇总图。
Claims (1)
1.一种钢中残余奥氏体热稳定性的测量方法,其特征是包括以下步骤:
(1)钢的前处理
选择高碳钢,经铸造、轧制、软化退火,软化退火工艺为:1093K加热1h,以10K/h的速度缓冷至963K,然后空冷至室温,淬火加热温度为1133K,保温时间30min;
(2)磁性的高温或低温测试
将不同淬火态的高碳钢用电火花方法切割成直径2mm,长2mm的块状样品,磁性测量在振动样品磁强计上进行,在测试前振动样品磁强计经镍标样标定,高温磁性测量的温度循环范围为300K~1173K,低温磁性测量的温度循环范围为300K~10K,所施加的磁场强度为0.79×106A/m,高温磁性测量的加热速度为3~5K/min,冷却速度为10K/min,低温磁性测量的加热和冷却速度均为10K/min,在设定的温度到达1min后测定饱和磁化强度值;
(3)钢中残余奥氏体量的计算
高于300K时残余奥氏体量的分解情况用式(1)求得:
式(1)中MH(T)和MC(T)分别是加热和冷却时同一温度的饱和磁化强度值,Δ是加热曲线相对于冷却曲线的最大过冲值;
低温磁性测量时,残余奥氏体的转变情况由式(2)求得:
式(2)中MH(T)和MC(T)分别是加热和冷却时同一温度的饱和磁化强度值,T0为300K。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN2009100739671A CN101504389B (zh) | 2009-03-20 | 2009-03-20 | 一种钢中残余奥氏体热稳定性的测量方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN2009100739671A CN101504389B (zh) | 2009-03-20 | 2009-03-20 | 一种钢中残余奥氏体热稳定性的测量方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN101504389A CN101504389A (zh) | 2009-08-12 |
CN101504389B true CN101504389B (zh) | 2011-08-17 |
Family
ID=40976694
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN2009100739671A Expired - Fee Related CN101504389B (zh) | 2009-03-20 | 2009-03-20 | 一种钢中残余奥氏体热稳定性的测量方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN101504389B (zh) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111638238B (zh) * | 2020-05-15 | 2022-11-18 | 南京钢铁股份有限公司 | 一种采用膨胀法测定逆转变奥氏体的方法 |
CN111650017B (zh) * | 2020-05-31 | 2023-04-25 | 河冶科技股份有限公司 | 高合金工具钢中残余奥氏体含量的检测方法 |
CN114111674A (zh) * | 2021-11-23 | 2022-03-01 | 中国航发哈尔滨轴承有限公司 | 一种识别8Cr4Mo4V钢轴承材料尺寸变化的测量方法 |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1382702A1 (en) * | 2002-07-12 | 2004-01-21 | Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho (Kobe Steel, Ltd.) | High-strength steel sheet having excellent workability and production process therefor |
-
2009
- 2009-03-20 CN CN2009100739671A patent/CN101504389B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1382702A1 (en) * | 2002-07-12 | 2004-01-21 | Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho (Kobe Steel, Ltd.) | High-strength steel sheet having excellent workability and production process therefor |
Non-Patent Citations (6)
Title |
---|
E.Wirthl,R.Angerer,K.Hauzenberger.《确定小型试样中残余奥氏体和铁素体数量的便利设备》.《钢铁》.2005,第40卷(第6期),第84至86页. * |
L.Zhao N.H.van Dijk |
L.Zhao,N.H.van Dijk,E.Bruck,J.Sietsma,S.van der Zwaag.Magnetic and X-ray diffraction measurements for the determination of retained austenite in TRIP steels.《Materials Science and Engineering A》.2001,第313卷(第1-2期),第145至152页. * |
康沫狂,朱明.《淬火合金钢中的奥氏体稳定化》.《金属学报》.2005,第41卷(第7期),第673至679页. * |
甘宅平.《高铬铸铁残余奥氏体测定方法的探讨》.《钢铁研究》.2002,(第6期),第18至20页. * |
魏世忠,朱金华,龙锐.《热处理对高钒高速钢中残余奥氏体量的影响》.《热加工工艺》.2004,(第12期),第31至32页. * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN101504389A (zh) | 2009-08-12 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN103635798B (zh) | 电磁传感器及其校准 | |
De Andres et al. | Application of dilatometric analysis to the study of solid–solid phase transformations in steels | |
CN103018685B (zh) | 一种恒温下钢中诱发马氏体相变磁场强度的测量方法 | |
Abu-Nabah et al. | High-frequency eddy current conductivity spectroscopy for residual stress profiling in surface-treated nickel-base superalloys | |
CN101504389B (zh) | 一种钢中残余奥氏体热稳定性的测量方法 | |
Kamantsev et al. | Measurement of magnetocaloric effect in pulsed magnetic fields with the help of infrared fiber optical temperature sensor | |
CN102565184B (zh) | 大尺寸块体钢铁材料位错密度的测定方法 | |
Hizli et al. | Applicability of the magnetic barkhausen noise method for nondestructive measurement of residual stresses in the carburized and tempered 19CrNi5H steels | |
CN107621614B (zh) | 一种高温超导磁悬浮的磁-力测试方法及装置 | |
Nagy | Non-destructive methods for materials' state awareness monitoring | |
Pasquale et al. | Magnetic entropy in Ni 2 MnGa single crystals | |
CN100456029C (zh) | 珠光体相变点在线测定法 | |
CN116466277A (zh) | 复杂工况下非晶/纳米晶合金铁心的磁致伸缩特性测试装置和方法 | |
Zhu et al. | Prediction of the tensile force applied on surface-hardened steel rods based on a CDIF and PSO-optimized neural network | |
He et al. | A sensitivity mapping technique for tensile force and case depth characterization based on magnetic minor hysteresis loops | |
Lloyd et al. | Experimental evaluation of differential thermal errors in magnetoelastic stress sensors for Re< 180 | |
Xie et al. | A study on influence of magnetic field on fracture properties of China low activation martensitic steel | |
Roy et al. | An electromagnetic sensing device for microstructural phase determination of steels through non-destructive evaluation | |
Feng et al. | Study on Coercivity‐Stress Relationship of X80 Steel under Biaxial Stress | |
Liu et al. | Study on the inherent magnetism and its relationship with mechanical properties of structural round steel | |
Lloyd et al. | Temperature compensation and scalability of hysteretic/anhysteretic magnetic-property sensors | |
Bida | The effect of a gap between the poles of an attachable electromagnet and a tested component on coercimeter readings and methods for decreasing it | |
Kostin et al. | Multiparameter methods for structural analysis of steel articles using the magnetic properties of substances | |
Artetxe et al. | Improvement in the Equivalent Indirect Hysteresis Cycles Obtained From the Distortion of the Voltage Measured in the Excitation Coil | |
Hardy et al. | Change of thermal energy with adiabatic change of magnetization in iron, nickel and carbon steel |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant | ||
C17 | Cessation of patent right | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20110817 Termination date: 20130320 |