CN102373382A - 一种杨氏模量性能检测的标准样品及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种杨氏模量性能检测的标准样品，所述标准样品为实心圆棒，所述标准样品的表面粗糙度≤Ra0.8，所述标准样品的化学元素质量百分配比为：Ni：41.7～42.5％；Cr：5.30～5.50％；Ti：2.30～2.50％；Al：0.60～0.70％；C≤0.4％；Mn≤0.70％；Si≤0.70％；P≤0.02％；S≤0.02％；余量为Fe和其他不可避免的杂质。相应地，本发明还提供了该杨氏模量性能检测的标准样品的制备方法。本发明所述的杨氏模量性能检测的标准样品稳定性非常好，精度高，能够满足弹性合金测量领域的要求。

Description

一种杨氏模量性能检测的标准样品及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种合金及其制备方法，尤其涉及一种杨氏模量性能检测的标准样品及其制备方法。

背景技术

弹性合金是具有显著弹性特性的精密合金，主要用于制造高精度的控制测量设备、载波通讯终端机、呼叫和监测系统的各种弹性元件、敏感元件和频率元件，是航空航天、仪器仪表、精密机械和自动化装置中不可缺少的材料。

杨氏模量(Young’s modulus)是弹性合金的重要性能指标，其是选定机械零件材料的依据之一，是工程技术设计中的常用参数。杨氏模量是沿纵向的弹性模量，表征在弹性限度内物质材料抗拉或抗压的物理量，其是材料本身的物理性质。杨氏模量的大小代表着材料的刚性，杨氏模量越大，材料越不容易发生形变。

因此，弹性合金的杨氏模量的测定是非常重要的。然而，目前弹性合金的性能检测系统中没有杨氏模量检测的标准样品，其造成弹性合金的杨氏模量性能检测技术存在下列问题：由于检测仪器的校准不能实施，检测设备的正常运行受到影响，在弹性合金的杨氏模量性能检测过程中，由于“数据比对”没有可靠的依据，“评价测试”的准确性受到影响，因而“测量精度”和“产品质量的有效监督”均不能得到保证。

发明内容

本发明的目的是提供一种杨氏模量性能检测的标准样品及其制备方法，该标准样品用于弹性合金杨氏模量性能的测定。在进行杨氏模量性能测定时，该标准样品可以使仪器的校准、数据的比对得到有效的保证，使评价测试的准确性和测量精度大大提高，从而保证产品质量的有效监督。

根据上述发明目的，本发明提供了一种杨氏模量性能检测的标准样品，所述标准样品为实心圆棒，所述标准样品的表面粗糙度≤Ra0.8，所述标准样品的化学元素质量百分配比为：

Ni：41.7～42.5％；Cr：5.30～5.50％；Ti：2.30～2.50％；Al：0.60～0.70％；C≤0.4％；Mn≤0.70％；Si≤0.70％；P≤0.02％；S≤0.02％；余量为Fe和其他不可避免的杂质。

优选地，所述标准样品的化学元素质量百分配比为：Ni：42.0～42.3％；Cr：5.39～5.47％；Ti：2.37～2.47％；Al：0.610～0.637％；C≤0.036％；Mn≤0.66％；Si≤0.62％；P≤0.02％；S≤0.02％；余量为Fe和其他不可避免的杂质。

相应地，本发明还提供了该杨氏模量性能检测的标准样品的制备方法，其包括下列步骤：

(1)采用真空感应炉进行冶炼，然后进行连铸得到钢锭；

(2)检验钢锭的化学成分均匀性，满足化学成分均匀性要求的钢锭才进行下述步骤(3)；

(3)将钢锭加热至1150～1250℃进行锻造；

(4)将经过锻造的钢锭热轧成坯料棒；

(5)将上述坯料棒在1050～1100℃温度区间进入初轧机组初轧，出初轧机组的温度控制在1000～1030℃；

(6)在进入精轧机组前使坯料棒中的形变奥氏体完成再结晶，然后控制坯料棒在910～980℃温度区间进入精轧机组，进行5～7个道次的精轧后轧制为成品棒材，精轧在坯料棒的奥氏体再结晶区进行，控制成品棒材的出精轧机组温度为800～850℃；

(7)在成品棒材上沿轧制方向取样，样品为实心圆棒，其晶粒延伸方向与样品长度方向一致；

(8)将样品切割为标准样品，对标准样品进行精磨，控制标准样品的表面粗糙度≤Ra 0.8；

(9)将标注样品进行逐个定值测量，确定其标准值。

优选地，所述步骤(2)为：将钢锭的不同部位加工成微粒状，测量各部位的化学成分含量，并将测量结果与国家标准GBn218-1984进行比较，各部位的测量结果的极差均小于国家标准GBn218-1984规定的允许差为满足化学成分均匀性要求。

优选地，所述步骤(4)中坯料棒的规格为Φ100mm×200～300mm。

优选地，所述步骤(6)中经过精轧的成品棒材的直径为50mm。

优选地，所述步骤(8)中标准样品的规格为：直径Φ5±0.01mm，长度150±0.1mm。

优选地，所述步骤(9)中定值测量采用GB/T22315-2008规定的测量方法。

本发明所述技术方案是一种选择性发明创造，发明的杨氏模量性能检测的标准样品用于检查仪器的运行是否正常，判断设备的测量精度是符合国标的要求，填补了本技术领域内的空白。在发明人发明本技术方案之前，本技术领域内一直没有杨氏模量标准样品，这是因为该标准样品对精度要求非常高，需要在现有的材料和工艺中选择合适的范围，才可能制造出标准样品，因此本发明所述的技术方案解决了弹性测量领域内的一个难题。

此外，经过发明人的试验验证，该标准样品经过二年的时间依然保持着标准样品的均匀性和良好的稳定性，其确定的标准值准确可靠，完全能够满足生产检测的要求。

具体实施方式

实施例1-10

本发明实施例1-10中标准样品的化学元素质量百分配比如表1所示。

表1.(余量为Fe)

本实施例1-10对应表1所示的化学成分配比，按照下列步骤制造本发明所述的标准样品(需要说明的是，为了各实施例中标准样品的稳定性，本发明中各实施例的制造工艺均采用了相同的工艺参数)：

(1)采用真空感应炉进行冶炼，冶炼工艺为日常工艺，然后将熔炼后的钢液连铸得到钢锭；

(2)选取钢锭的头、中、尾三部分，分别将其加工成微粒状，测量其化学成分，并将测量结果与国家标准GBn218-1984进行比较，当测量结果的极差小于国家标准GBn218-1984所规定的允许差时，才进行下述步骤，实施例1-10均符合化学成分的均匀性要求；

表2.实施例1的步骤(2)中标准样品的化学成分均匀性检验数据(％)

	Ni	Cr	Ti	Al	C	Mn	Si	P	S
										平均值	42.2	5.44	2.43	0.62	0.035	0.65	0.61	0.01	0.01
极差	0.30	0.08	0.10	0.027	0.0020	0.020	0.030	0.002	0.002
										允许差	0.40	0.10	0.14	0.03	0.0025	0.025	0.035	0.002	0.002

(3)将钢锭加热至1150～1250℃进行锻造，均热后出炉，进行除鳞；

(4)将经过锻造的钢锭热轧成Φ100mm×200～300mm的坯料棒；

(5)将上述坯料棒在1050～1100℃温度区间进入初轧机组初轧，初轧过程中一边使坯料棒均匀变形，一边控制坯料棒的冷却速度，坯料棒出初轧机组的温度控制在1000～1030℃；

(6)在进入精轧机组前使坯料棒中的形变奥氏体完成再结晶，然后控制坯料棒在910～980℃温度区间进入精轧机组，进行五个道次的精轧为成品棒材，精轧在坯料棒的奥氏体再结晶区进行，控制成品棒材的出精轧机组温度为800～850℃，然后在输送线上冷却至660～750℃后进入缓冷区缓慢冷却，成品棒材的直径为50mm；

(7)在成品棒材上沿轧制方向取样，样品为实心圆棒，其晶粒延伸方向与样品长度方向一致，样品无轴向绕曲，表面无裂纹、耳子、结疤、划痕、麻点、凹坑及夹杂缺陷存在；

(8)将样品切割为标准样品，然后用机加工对样品的尺寸进行精加工，控制规格为：直径Φ5±0.01mm，长度150±0.1mm；精磨至光亮，控制标准样品的表面粗糙度≤Ra 0.8。之所以将粗糙度控制在上述范围是因为发明人经过大量试验中发现：不适当的粗糙度会在测量过程中引起测量设备基频与高次谐波频率发生共振现象，导致无法正确判断示波器上显示的信号是否为样品真正的共振信号，所以确定标准样品的表面粗糙度≤Ra 0.8。

表3.实施例1-10中各标准样品的表面粗糙度

实施例	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
											Ra	0.4	0.4	0.4	0.4	0.4	0.4	0.4	0.8	0.8	0.8

(9)将标注样品根据GB/T22315-2008规定的测量方法逐个进行定值测量，确定其标准值，对每个测量的样品进行五次测量计算其平均值，测量数据的数位根据该方法的精密度多报一位，在各组平均值呈正态分布或近似正态且无异常值情况下，采用标准样品工作导则规定的定值程序进行汇总，确定其标准值，实施例1-10中标准样品杨氏模量的标准值(单位GPa)见表4：

表4.

为了证明本发明所述的杨氏模量性能检测的标准样品的稳定性，发明人花了长达两年时间对其稳定性进行考察，在考察期内各标准样品表现出了很好的稳定性，从而说明该标准样品完全可以满足精确测量的要求。实施例1-10中各标准样品在不同时间的样式模量测量值(单位GPa)见表5：

表5.

要注意的是，以上列举的仅为本发明的具体实施例，显然本发明不限于以上实施例，随之有着许多的类似变化。本领域的技术人员如果从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种杨氏模量性能检测的标准样品，其特征在于，所述标准样品为实心圆棒，所述标准样品的表面粗糙度≤Ra0.8，所述标准样品的化学元素质量百分配比为：

Ni：41.7～42.5％；Cr：5.30～5.50％；Ti：2.30～2.50％；Al：0.60～0.70％；C≤0.4％；Mn≤0.70％；Si≤0.70％；P≤0.02％；S≤0.02％；余量为Fe和其他不可避免的杂质。

2.如权利要求1所述的杨氏模量性能检测的标准样品，其特征在于，所述标准样品的化学元素质量百分配比为：

Ni：42.0～42.3％；Cr：5.39～5.47％；Ti：2.37～2.47％；Al：0.610～0.637％；C≤0.036％；Mn≤0.66％；Si≤0.62％；P≤0.02％；S≤0.02％；余量为Fe和其他不可避免的杂质。

3.如权利要求1或2所述的杨氏模量性能检测的标准样品的制备方法，其特征在于，包括下列步骤：

(1)采用真空感应炉进行冶炼，然后进行连铸得到钢锭；

(2)检验钢锭的化学成分均匀性，满足化学成分均匀性要求的钢锭才进行下述步骤(3)；

(3)将钢锭加热至1150～1250℃进行锻造；

(4)将经过锻造的钢锭热轧成坯料棒；

(5)将上述坯料棒在1050～1100℃温度区间进入初轧机组初轧，出初轧机组的温度控制在1000～1030℃；

(6)在进入精轧机组前使坯料棒中的形变奥氏体完成再结晶，然后控制坯料棒在910～980℃温度区间进入精轧机组，进行5～7个道次的精轧后轧成成品棒材，精轧在坯料棒的奥氏体再结晶区进行，控制成品棒材的出精轧机组温度为800～850℃；

(7)在成品棒材上沿轧制方向取样，样品为实心圆棒，其晶粒延伸方向与样品长度方向一致；

(8)将样品切割为标准样品，对标准样品进行精磨，控制标准样品的表面粗糙度≤Ra 0.8；

(9)将标注样品进行逐个定值测量，确定其标准值。

4.如权利要求3所述的杨氏模量性能检测的标准样品的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)为将钢锭的不同部位加工成微粒状，测量各部位的化学成分含量，并将测量结果与国家标准GBn218-1984进行比较，各部位的测量结果的极差均小于国家标准GBn218-1984规定的允许差为满足化学成分均匀性要求。

5.如权利要求4所述的杨氏模量性能检测的标准样品的制备方法，其特征在于，所述步骤(4)中坯料棒的规格为Φ100mm×200～300mm。

6.如权利要求5所述的杨氏模量性能检测的标准样品的制备方法，其特征在于，所述步骤(6)中经过精轧的成品棒材的直径为50mm。

7.如权利要求6所述的杨氏模量性能检测的标准样品的制备方法，其特征在于，所述步骤(8)中标准样品的规格为：直径Φ5±0.01mm，长度150±0.1mm。

8.如权利要求7所述的杨氏模量性能检测的标准样品的制备方法，其特征在于，所述步骤(9)中定值测量采用GB/T22315-2008规定的测量方法。