CN103207204A - 一种用于检测比弯曲性能的标准样品及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种用于检测比弯曲性能的标准样品及其制备方法，材料选用热双金属，按重量百分比的成分配比为高膨胀层Ni：21.5～24.0；Cr：2.5～5.0；Mn：0.40～0.70；Si：0.20～0.35；C：0.30～0.40；P：≤0.02；S：≤0.02；低膨胀层Ni：36.0～38.0；Mn：＜0.50；Si：＜0.25；C：≤0.05；P：≤0.02；S：≤0.02。采用真空感应炉工艺冶炼热双金属，熔炼后浇铸成钢锭，均匀性检验；取铸锭中心部位锻造并热轧成一定规格的棒材后，冷拉成一定直径的成品棒材；沿轧制方向取出具有代表性的部分；精加工成标准样品。本发明的标准样品与热双金属检测装置一起，用于热双金属比弯曲性能的测定，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的提高，保证产品质量的有效监督。
Description
技术领域
本发明涉及金属材料物理性能检测用的标准样品及其制备方法，尤其是一种用于检测比弯曲性能的标准样品及其制备方法。
背景技术
比弯曲，是表示温度与热敏感性的度量，它是热双金属材料随温度变化时产生弯曲的特性中最基本、最主要的特性参数。
比弯曲性能是衡量热双金属对温度敏感程度的一项重要指标，也是热双金属最主要的性能之一。
热双金属，是由不同膨胀系数的两层或两层以上的金属或合金沿整个接触面彼此牢固结合而成的复合材料。
当热双金属加热时，由于组元层的热膨胀系数不同和热双金属截面的内应力分布不均匀，在温度变化时，这种复合材料的曲率就会发生变化。
热双金属因温度变化而产生弯曲的特性，称为热敏感性。比弯曲是表示其热敏感性的一个重要参数。所以，热双金属比弯曲性能的测定，非常重要。
目前，在热双金属性能检测中，没有比弯曲的标准样品，因此，热双金属比弯曲性能的检测技术存在着下列问题：没有标准样品就不能对检测的设备进行校准，检测设备的正常运行受到影响；在热双金属比弯曲性能检测过程中，数据比对没有可靠的依据，测试过程的准确性受到影响，测量精度和产品质量的有效监督不能得到保证。
例如，标准样品的作用是用来检查仪器的运行是否正常，是用来判断设备的测量精度是否符合国标的要求。特别是，国家认可的实验室对设备计量的要求特别高，每一台设备都必须要有计量溯源，而且在两次计量中间必须进行期间核查，为此就要用到标准样品。
比弯曲标准样品是一种足够均匀并已经很好地确定了特性值，可广泛适用于热双金属材料在进行性能测试时，对仪器的校准、数据的比对、保证测量的精度、评价和验证测试方法，以及给材料赋值、进行产品质量监督等。
然而，迄今为止，一直没有比弯曲标准样品的出现，这给实验室检测工作中对于仪器的校准、数据的比对、保证测量的精度等方面带来了一定的困难。综上所述，比弯曲性能检测技术的测量精度，是困扰热双金属测量领域中的技术难题。
发明内容
为克服上述问题，本发明的目的是：设计一种用于检测比弯曲性能的标准样品，与热双金属检测装置一起，用于热双金属比弯曲性能的测定。在进行比弯曲性能测定时，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的提高，保证产品质量的有效监督。
本发明的目的又在于：提供一种用于检测比弯曲性能的标准样品的制备方法。
本发明提供的一种用于检测比弯曲性能的标准样品的技术方案如下：
标准样品材料选用热双金属，按重量百分比的化学成分配比为：
高膨胀层Ni：21.5～24.0；Cr：2.5～5.0；Mn：0.40～0.70；Si：0.20～0.35；C：0.30～0.40；P：≤0.02；S：≤0.02，余量(按重量百分比)为Fe和不可避免的许可范围内的杂质；
低膨胀层Ni：36.0～38.0；Mn：＜0.50；Si：＜0.25；C：≤0.05；P：≤0.02；S：≤0.02，余量(按重量百分比)为Fe和不可避免的许可范围内的杂质。
说明：热双金属GBn218-1984标准按重量百分比的化学成分为高膨胀层Ni：21.0～23.0；Cr：2～4；Mn：0.30～0.60；Si：0.15～0.30；C：0.25～0.35；P：≤0.02；S：≤0.02；低膨胀层Ni：35.0～37.0；Mn：＜0.60；Si：＜0.30；C：≤0.05；P：≤0.02；S：≤0.02。
化学成分配比中Ni元素所起的作用：可以抑制热加工过程中的脆性，降低碳在基体中的固溶程度，降低冷却转变温度.
化学成分配比中Cr元素所起的作用：能够显著提高合金的耐硫化物破裂能力显著提高材料的淬透性，由于铬能降低钢中的碳活度，同时又是碳化物形成元素，提高碳的扩散激活能，故能减轻材料的脱碳倾向。能改变材料的电极电位，提高耐腐蚀性能，解决本标准样品需要长期保存的问题。
根据本发明的一种用于检测比弯曲性能的标准样品，其特征在于：样品表面粗糙度为：≤Ra 0.8。
根据本发明的一种用于检测比弯曲性能的标准样品，其特征在于：
按重量百分比的化学成分配比中，高膨胀层Ni：23.1～24.0。Cr：4.1～5.0，低膨胀层Ni：37.1～38.0。
按所述配比，可以更好地抑制热加工过程中的脆性，降低碳在基体中的固溶程度，降低冷却转变温度；且可提高碳的扩散激活能，减轻材料的脱碳倾向，提高耐腐蚀性能和解决标准样品需要长期保存的问题。
根据本发明的一种用于检测比弯曲性能的标准样品，其特征在于：
按重量百分比的化学成分配比中，Mn：0.61～0.70。
根据本发明的一种用于检测比弯曲性能的标准样品，其特征在于：样品形状为：长度为120±0.1mm，宽度为10±0.02mm，厚度为1±0.01mm的直条形样品；
本发明提供的一种用于检测比弯曲性能的标准样品的制备方法的技术方案如下：
一种用于检测比弯曲性能的标准样品的制备方法，其特征在于：所述方法包括下述步骤：
一.将具有下述化学成分的材料，采用真空感应炉工艺冶炼热双金属，熔炼后浇铸成钢锭；
成分范围，wt％
二.对钢锭进行均匀性检验；
三.取铸锭中心部位锻造并热轧成棒材后，冷拉成成品棒材；
四.在所述成品棒材上沿轧制方向取出具有代表性的部分，按样品的尺寸精加工成光亮的标准样品；
五.对上述标准样品进行测量定值。
标准样品的组织结构及比弯曲性能的均匀性和稳定性良好。(说明：数值的离散度在标准样品工作导则GB/T15000.1～15000.5-1994允许的偏差范围内)
根据本发明的用于检测比弯曲性能的标准样品的制备方法，其特征在于：
在步骤二中，取钢锭的头、中、尾三部分各一只样品，加工成微粒状，分析其化学成分；
当三部分测量数据的极差小于国家标准GBn218-1984所规定的允许差时，则判定材料的均匀性符合标准样品的要求，数据见下表：
根据本发明的用于检测比弯曲性能的标准样品的制备方法，其特征在于：在步骤三中，将钢坯加热至开锻温度时开坯锻打，坯料规格为φ50mm*200～300mm圆棒；热轧后的扁坯平直，表面无深度超过1mm的缺陷；
钢坯均热后出炉，除鳞后控温轧制，经多道次的初轧、精轧。
根据本发明的用于检测比弯曲性能的标准样品的制备方法，其特征在于：(在步骤三)轧制成Φ15mm×200～300mm的坯棒，然后采用轧后控冷和轧后冷却制度进行冷复合(已知工艺)。
根据本发明的用于检测比弯曲性能的标准样品的制备方法，其特征在于：在步骤四中，所述标准样品的取样是在成品棒材上沿轧制方向取样，使得晶粒延伸方向与试样的长度方向一致；
标准样品的形状为：长度120±0.1mm，宽度10±0.02mm，厚度1±0.01mm的直条形。
根据本发明的用于检测比弯曲性能的标准样品的制备方法，其特征在于：在步骤四中，所述精加工系对标准样品表面进行修磨，修磨掉表层激冷层，使得标准样品的表面粗糙度达到Ra≤0.8；样品的最大宽度与最小宽度之差，不大于最小宽度的2％。
根据本发明的用于检测比弯曲性能的标准样品的制备方法，在成品带材上沿轧制方向取样，使得晶粒延伸方向与试样的长度方向一致；样品尺寸取长度为120±0.1mm，宽度为10±0.02mm，厚度为1±0.01mm；样品采用直条形，要求平直，没有明显的原始的不规则弯曲；样品厚度要求均匀一致，最大厚度与最小厚度之差，不大于最小厚度的1％；所取样品须平整，无扭曲，表面无裂纹、毛刺、耳子、结疤、划痕、麻点、凹坑及夹杂缺陷存在。
根据本发明的用于检测比弯曲性能的标准样品的制备方法，与现有的SB型比弯曲检测装置匹配后，确定标准样品的最佳形状为：长度120±0.1mm，宽度10±0.02mm，厚度1±0.01mm的直条形。
根据本发明的用于检测比弯曲性能的标准样品的制备方法，样品经剪切后，仔细地用机加工对样品的尺寸进行精加工，对样品表面进行全修磨，把表层激冷层修磨掉(否则难以在表面形成连续、致密的抗氧化保护膜，会造成晶界氧化及腐蚀，成为裂纹源)，样品的表面粗糙度达到：Ra≤0.8。为了防止粗加工给样品带来的损伤和缺陷，沿样品各边至少留有两倍厚度的精加工余量。样品的最大宽度与最小宽度之差，不大于最小宽度的2％。
标准样品的稳定化热处理
样品测量前必须进行稳定化热处理，以消除加工硬化及内应力(热处理过程为：把箱式炉升温至350℃，样品放在专用的热处理器具中，然后一起放在箱式炉的均温区中部保温2小时，出炉空冷)。
标准样品的定值
采用对每个样品逐个定值的办法进行定值。
标准样品的定值采用GB/T8364-2008的测量方法来进行测定。
由多个具有熟练的操作技能和试验经验的人员独立进行测量。
对每个测量的样品报五个独立的测量结果，数据的相对误差不超过±1％。
所报测量数据的数位根据该方法的精密度多报一位。
对每个独立的测量数据，其极差符合测量方法的误差要求时，计算该组数据的平均值。
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，实施例的标准值见表2：
表2：实施例的比弯曲标准值(单位：*10-6/℃)
| 编号 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| 标准值 | 14.71 | 14.87 | 14.71 | 14.85 | 14.70 |
| 编号 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 |
| 标准值 | 14.88 | 14.78 | 14.71 | 14.89 | 14.77 |
标准样品的稳定性考察
对标准样品经过二年时间的考察，每个标准样品的比弯曲测量值基本不变，说明标准样品的稳定性良好，确定的标准值准确可靠，能够广泛应用于生产实际检测。实施例的稳定性考察见表3：
表3：实施例的比弯曲稳定性(单位：*10-6/℃)
根据本发明一种用于检测比弯曲性能的标准样品及其制备方法，与热双金属检测装置一起，用于热双金属比弯曲性能的测定。在进行比弯曲性能测定时，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的提高，保证产品质量的有效监督。本发明的用于检测比弯曲性能的标准样品及其制备方法，可以在本领域进行推广应用，前景广阔，社会效益不可低估。
具体实施方式
以下，举实施例，详细说明本发明一种用于检测比弯曲性能的标准样品及其制备方法。
实施例1：
将具有下述化学成分的材料，采用真空感应炉工艺冶炼热双金属，熔炼后浇铸成钢锭。高膨胀层的化学成分为Ni：23.3；Cr：4.35；Mn：0.62；Si：0.297；C：0.316；S：0.013；P：0.015，余量(按重量百分比)为Fe和不可避免的许可范围内的杂质；低膨胀层的化学成分为Ni：37.2；Mn：0.359；Si：0.156；C：0.036；S：0.013；P：0.016；余量(按重量百分比)为Fe和不可避免的许可范围内的杂质。
对所述钢锭进行均匀性检验。将钢坯加热至1100～1200℃。钢坯加热后，当达到开锻温度时开坯锻打。坯料规格为φ50mm*200～300mm圆棒。
热轧后的扁坯表面不允许有深度超过1mm的缺陷(如裂纹、斑疤、严重氧化皮、凹痕、翘皮等)存在，扁坯要求平直。
钢坯均热后出炉，除鳞后经多道次的初轧、精轧，轧制成Φ15mm×200～300mm的坯棒。然后采用冷复合工艺，使高膨胀层、低膨胀层之间牢固结合。冷轧后的成品带材边缘应平整，无毛刺，表面应光洁，不允许有影响使用的裂纹、气泡、划伤、起皮、疤痕等缺陷存在。
在成品带材上沿轧制方向取样，使得晶粒延伸方向与试样的长度方向一致。样品须平整，无扭曲，表面无裂纹、毛刺、耳子、结疤、划痕、麻点、凹坑及夹杂缺陷等存在。
样品经切割后，仔细地对样品的尺寸进行精加工，样品尺寸取长度为120±0.1mm，宽度为10±0.02mm，厚度为1±0.01mm。样品采用直条形，要求平直，没有明显的原始的不规则弯曲。
样品表面的粗糙度为Ra≤0.8；样品厚度要求均匀一致，最大厚度与最小厚度之差，不大于最小厚度的1％。
最后，对样品进行稳定化热处理，以消除加工过程中的内应力。然后，对样品进行测量与定值，并进行样品稳定性考察。
根据本发明的比弯曲标准样品及其制备方法，可广泛适用于热双金属材料在进行性能测试时对仪器的校准、数据的比对，保证测量的精度、评价和验证测试方法，以及给材料赋值、进行产品质量监督等。由于该比弯曲标准样品的研制无论在冶炼、锻造、加工、均匀性检验、定值数据的处理，均按照GB/T15000.1～15000.5-1994《标准样品工作导则》和GB/T8170-2008《数据修约规则》的要求，从而保证了所研制的标准样品定值的准确性和可靠性。
Claims (12)
1.一种用于检测比弯曲性能的标准样品，其特征在于：
标准样品材料选用热双金属，按重量百分比的化学成分配比为：
高膨胀层Ni：21.5～24.0；Cr：2.5～5.0；Mn：0.40～0.70；Si：0.20～0.35；C：0.30～0.40；P：≤0.02；S：≤0.02，余量(按重量百分比)为Fe和不可避免的许可范围内的杂质；
低膨胀层Ni：36.0～38.0；Mn：＜0.50；Si：＜0.25；C：≤0.05；P：≤0.02；S：≤0.02，余量(按重量百分比)为Fe和不可避免的许可范围内的杂质。
2.如权利要求1所述的一种用于检测比弯曲性能的标准样品，其特征在于：标准样品表面粗糙度为：≤Ra 0.8。
3.如权利要求1所述的一种用于检测比弯曲性能的标准样品，其特征在于：
标准样品材料按重量百分比的化学成分配比中，高膨胀层Ni：23.1～24.0，Cr：4.1～5.0，低膨胀层Ni：37.1～38.0。
4.如权利要求3所述的一种用于检测比弯曲性能的标准样品，其特征在于：
按重量百分比的化学成分配比中，高膨胀层Ni：23.1～24.0，Cr：4.1～5.0，低膨胀层Ni：37.1～38.0。
5.如权利要求3所述的一种用于检测比弯曲性能的标准样品，其特征在于：
按重量百分比的化学成分配比中，Mn：0.61～0.70。
6.如权利要求1所述的一种用于检测比弯曲性能的标准样品，其特征在于：标准样品形状为：长度为120±0.1mm，宽度为10±0.02mm，厚度为1±0.01mm的直条形。
7.一种用于检测比弯曲性能的标准样品的制备方法，其特征在于：所述方法包括下述步骤：
一.将具有下述化学成分的材料，采用真空感应炉工艺冶炼热双金属，熔炼后浇铸成钢锭；
成分范围，wt％
二.对钢锭进行均匀性检验；
三.取铸锭中心部位锻造并热轧成棒材后，冷拉成成品棒材；
四.在所述成品棒材上沿轧制方向取出具有代表性的部分，按样品的尺寸精加工成光亮的标准样品；
五.对上述标准样品进行测量定值。
8.如权利要求7所述的一种用于检测比弯曲性能的标准样品的制备方法，其特征在于：
在步骤二中，取钢锭的头、中、尾三部分各一只样品，加工成微粒状，分析其化学成分；
当三部分测量数据的极差小于国家标准GBn218-1984所规定的允许差时，则判定材料的均匀性符合标准样品的要求，数据见下表：
9.如权利要求7所述的一种用于检测比弯曲性能的标准样品的制备方法，其特征在于：
在步骤三中，将钢坯加热至开锻温度时开坯锻打，坯料规格为φ50mm*200～300mm圆棒；热轧后的扁坯平直，表面无深度超过1mm的缺陷；
钢坯均热后出炉，除鳞后控温轧制，经多道次的初轧、精轧。
10.如权利要求7所述的一种用于检测比弯曲性能的标准样品的制备方法，其特征在于：
在步骤三，轧制成Φ15mm×200～300mm的坯棒，然后采用轧后控冷和轧后冷却制度进行冷复合。
11.如权利要求7所述的一种用于检测比弯曲性能的标准样品的制备方法，其特征在于：
在步骤四中，所述标准样品的取样是在成品棒材上沿轧制方向取样，使得晶粒延伸方向与试样的长度方向一致；
标准样品的形状为：长度120±0.1mm，宽度10±0.02mm，厚度1±0.01mm的直条形。
12.如权利要求7所述的一种用于检测比弯曲性能的标准样品的制备方法，其特征在于：
在步骤四中，所述精加工系对标准样品表面进行修磨，修磨掉表层激冷层，使得标准样品的表面粗糙度达到Ra≤0.8；样品的最大宽度与最小宽度之差，不大于最小宽度的2％。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| ASS | Succession or assignment of patent right |
Owner name: BAOSTEEL SPECIAL STEEL CO., LTD. Free format text: FORMER OWNER: BAOSHAN IRON + STEEL CO., LTD. Effective date: 20140115 |
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| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| COR | Change of bibliographic data |
Free format text: CORRECT: ADDRESS; FROM: 201900 BAOSHAN, SHANGHAI TO: 200940 BAOSHAN, SHANGHAI |
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| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20140115 Address after: 200940 Baoshan District aquatic Road, Shanghai, No. 1269 Applicant after: BAOSTEEL SPECIAL STEEL Co.,Ltd. Address before: 201900 Fujin Road, Shanghai, No. 885, No. Applicant before: BAOSHAN IRON & STEEL Co.,Ltd. |
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Granted publication date: 20150311 Termination date: 20220112 |
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