CN104007245B - 一种钢铁材料中最大非金属夹杂物尺寸的测试方法 - Google Patents
一种钢铁材料中最大非金属夹杂物尺寸的测试方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN104007245B CN104007245B CN201410233827.7A CN201410233827A CN104007245B CN 104007245 B CN104007245 B CN 104007245B CN 201410233827 A CN201410233827 A CN 201410233827A CN 104007245 B CN104007245 B CN 104007245B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- sample
- test
- metallic inclusion
- blank
- ultrasonic
- 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
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 24
- CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N Fe2+ Chemical compound [Fe+2] CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 15
- 238000010998 test method Methods 0.000 title abstract description 3
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims abstract description 34
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 24
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims abstract description 9
- 238000010276 construction Methods 0.000 claims abstract description 6
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims abstract description 6
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 238000010791 quenching Methods 0.000 claims abstract description 5
- 238000007669 thermal treatment Methods 0.000 claims abstract description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 4
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims abstract description 4
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 238000009661 fatigue test Methods 0.000 claims description 5
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 3
- 229910000851 Alloy steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 description 2
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 description 2
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 2
- 229910001018 Cast iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000005422 blasting Methods 0.000 description 1
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 238000004445 quantitative analysis Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
- 239000002893 slag Substances 0.000 description 1
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Sampling And Sample Adjustment (AREA)
- Investigating And Analyzing Materials By Characteristic Methods (AREA)
Abstract
一种钢铁材料中最大非金属夹杂物尺寸的测试方法,其作法是:a、切取试样坯料:从需要测试钢铁结构中切取试样坯料;b、热处理:将试样坯料进行淬火和回火处理,使试样坯料的硬度为45-50HRC;c、制作试样:根据试样坯料的成分,将试样坯料加工制作成形状呈砂漏状的试样;且试样的尺寸使试样的固有频率等于超声疲劳试验机的工作频率;d、表面强化处理:将c步得到的试样表面进行喷丸处理,使试样表层的硬化层深度达到0.2mm;e、超声试验:将试样在超声疲劳试验机上进行疲劳试验;f、夹杂尺寸测量:将超声试验后的试样断口用显微镜观察,测出试样断口上的非金属夹杂物尺寸。该方法测出的最大非金属夹杂物尺寸值,更准确、可靠。
Description
技术领域
本发明涉及一种钢铁材料中最大非金属夹杂物尺寸的测试方法。
背景技术
随着机械设备的高速化、高效化和轻量化发展,要求材料高强度化。高强度(包括疲劳强度)的高强度钢、表面处理钢和铸铁等材料被大量地用于机械结构中。目前,铁路车轴和轮轨、海洋结构物、桥梁、发动机零部件、机械设备的轴承等,要求承受109~1010次交变载荷而不破坏。但是,这些高强度的钢铁材料,在冶炼过程中,炉渣、耐火材料及冶炼中反应产物均会进入钢液,而形成非金属的夹杂物。由于非金属夹杂物的存在,高强度的钢铁材料在交变载荷超过107周次作用(即超长寿命疲劳区域,Giga-fatigue)后,仍然会发生自材料内部非金属夹杂物引起的疲劳破坏。研究表明,非金属夹杂物的尺寸对材料的疲劳寿命有显著影响。因此,对于高强度的机械机构,有必要对其材料的内部非金属夹杂物尺寸,特别是最大非金属夹杂物尺寸进行测试,以指导机械结构的设计、制造和维护。
目前,对于钢铁材料非金属夹杂物的测量与评定方法主要有:金相法,无损检查法和电解法。金相法,对所测钢铁材料取样,研磨、抛光后用显微镜观察;得出的非金属夹杂物形貌只是一个截面的信息,信息量太少,难以准确获得夹杂的最大尺寸;且研磨、抛光等制样过程中可能带入新的非金属夹杂物,也可能丢失固有的非金属夹杂物,测量结果的误差大。无损检测法,是通过超声波或X射线照射结构或材料,根据非金属夹杂物的反射或吸收与钢铁基体的反射或吸收不同,而探测出非金属夹杂物;但超声波探测对操作人员经验要求很高,探测结果只是定性显示,无法准确定量获得非金属夹杂物尺寸,而X射线探测对操作人员经验和技术要求也较高,这些都影响探测结果的准确性,且X射线对人体有害。电解法,是在电解液中将钢铁材料基体完全溶解掉,再过滤掉电解液得到不能被溶解的非金属夹杂物。存在的问题是:酸性的电解水溶液会破坏钢铁中的许多非金属夹杂物,从而影响其检测结果的精度和可靠性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种钢铁材料中最大非金属夹杂物尺寸的测试方法,该方法的检测结果更准确、可靠。
本发明实现其发明目的,所采用的技术方案为:一种钢铁材料中最大非金属夹杂物尺寸的测试方法,其具体作法是:
a、切取试样坯料:从需要测试钢铁结构中切取试样坯料;
b、热处理:将试样坯料进行淬火和回火处理,使试样坯料的硬度为45-50HRC;
c、制作试样:根据试样坯料的成分,将试样坯料加工制作成形状呈砂漏状的试样;且试样的尺寸使试样的固有频率等于超声疲劳试验机的工作频率;
d、表面强化处理:将c步得到的试样表面进行喷丸处理,使试样表层的硬化层深度达到0.2mm;
e、超声试验:将试样在超声疲劳试验机上进行疲劳试验;
f、夹杂尺寸测量:将超声试验后的试样断口用显微镜观察,测出试样断口上的非金属夹杂物尺寸。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:
一、通过淬火和回火保证材料的硬度在45-50HRC,并通过表面喷丸强化处理,使试样表层的硬化层深度达到0.2mm;从而确保试样进行超声疲劳试验时,从内部最大非金属夹杂物处发生夹杂疲劳破坏;再从试验断口进行显微观察测试,即可准确测出最大非金属夹杂物的尺寸。较之根据经验测出的“最大非金属夹杂物”,或某一随机截面的“最大非金属夹杂物”,本发明确保了试验断口位于最大非金属夹杂物处,测出的最大非金属夹杂物的尺寸准确,测试的速度快。
二、在整个测试过程中,没有引入任何新的杂质,也没有丢失任何固有的非金属夹杂物,也使其测试结果准确、可靠。
三、用超声疲劳试验机进行疲劳试验,试验速度快,也提高了本发明的测试速度。
进一步,本发明的试样的砂漏状形状在砂漏状的凹陷底部呈直线。
较之凹陷底部为一点的砂漏状试样,本发明的凹陷底部呈直线的砂漏状试样,其危险(凹陷底部)体积大幅提高,易于获得更大体积范围的最大尺寸非金属夹杂物。进一步提高了其测试结果的准确性和可靠性。
进一步,本发明的e步的超声疲劳试验机中设置有上部开口、盛有冷却水的冷却水容器,超声疲劳试验时,将试样置于冷却水容器中。
这样,通过水冷方式,可有效防止试样升温发热,以避免试样软化而不从最大尺寸非金属夹杂物处发生夹杂疲劳现象,也进一步提高了其测试结果的准确性和可靠性。
下面结合具体的实施方式对本发明作进一步详细的说明。
附图说明
图1为本发明实施例方法制作的试样的形状示意图。
图2为用本发明实施例方法测试的一试样的断口的形貌图。
具体实施方式
实施例1
本发明的一种具体实施方式是,一种钢铁材料中最大非金属夹杂物尺寸的测试方法,其具体作法是:
a、切取试样坯料:从需要测试钢铁结构中切取试样坯料;
b、热处理:将试样坯料进行淬火和回火处理,使试样坯料的硬度为45-50HRC;
c、制作试样:根据试样坯料的成分,将试样坯料加工制作成形状呈砂漏状的试样;且试样的尺寸使试样的固有频率等于超声疲劳试验机的工作频率;
d、表面强化处理:将c步得到的试样表面进行喷丸处理,使试样表层的硬化层深度达到0.2mm;
e、超声试验:将试样在超声疲劳试验机上进行疲劳试验;
f、夹杂尺寸测量:将超声试验后的试样断口用显微镜观察,测出试样断口上的非金属夹杂物尺寸。
本例的试样的砂漏状形状在砂漏状的凹陷底部呈直线,参见图1(砂漏状的凹陷底部呈一直线L)。
本例的e步的超声疲劳试验机中设置有上部开口、盛有冷却水的冷却水容器,超声疲劳试验时,将试样置于冷却水容器中。
测试试验验证:
采用本例的方法对一钢铁材料进行了最大非金属夹杂物尺寸测试,结果如下:
被测材料为合金钢40Cr。制作的试样是:砂漏状的凹陷底部的直线长度(L)为20mm,凹陷底部的直径(D)为6mm,试样非凹陷处的直径为10mm,试样的总长度为72.05mm。这种形状和尺寸的合金钢40Cr试样的共振频率为20kHz,测试时,使用的超声疲劳试验机的工作频率也为20kHz。热处理后的试样坯料的硬度为50HRC;表面强化处理后的试样表面的硬化层深度为0.2mm。
图2为超声疲劳试验后的试样的断口的形貌图。从图2可以得出,该试样中最大非金属夹杂物尺寸为39mm。
Claims (2)
1.一种钢铁材料中最大非金属夹杂物尺寸的测试方法,其具体作法是:
a、切取试样坯料:从需要测试钢铁结构中切取试样坯料;
b、热处理:将试样坯料进行淬火和回火处理,使试样坯料的硬度为45-50HRC;
c、制作试样:根据试样坯料的成分,将试样坯料加工制作成形状呈砂漏状的试样,所述试样的砂漏状形状在砂漏状的凹陷底部呈直线;且试样的尺寸使试样的固有频率等于超声疲劳试验机的工作频率;
d、表面强化处理:将c步得到的试样表面进行喷丸处理,使试样表层的硬化层深度达到0.2mm;
e、超声试验:将试样在超声疲劳试验机上进行疲劳试验;
f、夹杂尺寸测量:将超声试验后的试样断口用显微镜观察,测出试样断口上的非金属夹杂物尺寸。
2.如权利要求1所述的一种钢铁材料中最大非金属夹杂物尺寸的测试方法,其特征在于:所述的e步的超声疲劳试验机中设置有上部开口、盛有冷却水的冷却水容器,超声疲劳试验时,将试样置于冷却水容器中。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201410233827.7A CN104007245B (zh) | 2014-05-29 | 2014-05-29 | 一种钢铁材料中最大非金属夹杂物尺寸的测试方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201410233827.7A CN104007245B (zh) | 2014-05-29 | 2014-05-29 | 一种钢铁材料中最大非金属夹杂物尺寸的测试方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN104007245A CN104007245A (zh) | 2014-08-27 |
CN104007245B true CN104007245B (zh) | 2015-12-30 |
Family
ID=51367999
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201410233827.7A Expired - Fee Related CN104007245B (zh) | 2014-05-29 | 2014-05-29 | 一种钢铁材料中最大非金属夹杂物尺寸的测试方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN104007245B (zh) |
Families Citing this family (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105651217B (zh) * | 2015-12-30 | 2018-04-03 | 中国石油天然气集团公司 | 一种大体积钢中非金属夹杂物尺寸的统计计算方法 |
CN106644718A (zh) * | 2016-12-20 | 2017-05-10 | 武汉钢铁股份有限公司 | 金属材料内部微小缺陷探测方法 |
CN108088904A (zh) * | 2017-12-06 | 2018-05-29 | 马鞍山钢铁股份有限公司 | 一种铁路车轮超声波探测夹杂物的方法 |
CN108802432A (zh) * | 2018-07-19 | 2018-11-13 | 邢台钢铁有限责任公司 | 高碳钢中大尺寸夹杂物的检测方法 |
CN110018234B (zh) * | 2019-03-06 | 2022-05-31 | 江阴兴澄特种钢铁有限公司 | 一种双频超声波检测轴承钢夹杂物的方法 |
CN110006751A (zh) * | 2019-04-10 | 2019-07-12 | 北京交通大学 | 高强度钢中非金属夹杂物的评估方法 |
CN110646580A (zh) * | 2019-05-22 | 2020-01-03 | 广东韶钢松山股份有限公司 | 一种弹簧钢盘条非金属夹杂物的检测方法 |
CN112485118B (zh) * | 2020-11-09 | 2022-03-08 | 中国科学院金属研究所 | 一种估算高强钢疲劳失效临界夹杂物尺寸的方法 |
CN113627049B (zh) * | 2021-07-16 | 2023-08-18 | 武汉钢铁有限公司 | 超高强钢大试样超长寿命疲劳强度评估方法 |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101171511A (zh) * | 2005-05-10 | 2008-04-30 | 山阳特殊制钢株式会社 | 钢的可靠性评价方法 |
CN102621148A (zh) * | 2012-03-14 | 2012-08-01 | 东莞市科力钢铁线材有限公司 | 钢材中非金属夹杂物的测量方法 |
CN102778377A (zh) * | 2012-08-03 | 2012-11-14 | 北京科技大学 | 一种利用电解法测定钢中大型非金属夹杂物的方法 |
CN102879412A (zh) * | 2012-09-15 | 2013-01-16 | 内蒙古包钢钢联股份有限公司 | 一种用于观察钢中非金属夹杂物原位形貌的方法 |
CN103123329A (zh) * | 2012-12-31 | 2013-05-29 | 上海大学 | 金属中非金属夹杂物的快速检测方法及快速检测装置 |
CN103235100A (zh) * | 2013-04-16 | 2013-08-07 | 内蒙古包钢钢联股份有限公司 | 一种纵横型核伤轨的取样及断口分析方法 |
CN103245711A (zh) * | 2013-04-18 | 2013-08-14 | 沈阳理工大学 | 基于神经网络的铝液非金属夹杂物在线软测量装置及方法 |
CN103714200A (zh) * | 2013-12-16 | 2014-04-09 | 华南理工大学 | 铁基粉末冶金材料超声拉压疲劳实验的试样尺寸设计方法 |
-
2014
- 2014-05-29 CN CN201410233827.7A patent/CN104007245B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101171511A (zh) * | 2005-05-10 | 2008-04-30 | 山阳特殊制钢株式会社 | 钢的可靠性评价方法 |
CN102621148A (zh) * | 2012-03-14 | 2012-08-01 | 东莞市科力钢铁线材有限公司 | 钢材中非金属夹杂物的测量方法 |
CN102778377A (zh) * | 2012-08-03 | 2012-11-14 | 北京科技大学 | 一种利用电解法测定钢中大型非金属夹杂物的方法 |
CN102879412A (zh) * | 2012-09-15 | 2013-01-16 | 内蒙古包钢钢联股份有限公司 | 一种用于观察钢中非金属夹杂物原位形貌的方法 |
CN103123329A (zh) * | 2012-12-31 | 2013-05-29 | 上海大学 | 金属中非金属夹杂物的快速检测方法及快速检测装置 |
CN103235100A (zh) * | 2013-04-16 | 2013-08-07 | 内蒙古包钢钢联股份有限公司 | 一种纵横型核伤轨的取样及断口分析方法 |
CN103245711A (zh) * | 2013-04-18 | 2013-08-14 | 沈阳理工大学 | 基于神经网络的铝液非金属夹杂物在线软测量装置及方法 |
CN103714200A (zh) * | 2013-12-16 | 2014-04-09 | 华南理工大学 | 铁基粉末冶金材料超声拉压疲劳实验的试样尺寸设计方法 |
Non-Patent Citations (4)
Title |
---|
51CrV4弹簧钢中的夹杂物对其性能的影响;周玉华;《万方学位论文数据库》;20101029;第5.2和5.3节以及图5.2.1和5.2.2 * |
SiO2非金属夹杂物对镍基粉末高温合金微观力学行为的影响;周晓明等;《航空材料学报》;20060630;第26卷(第3期);全文 * |
应用极值统计法推算钢中最大夹杂物尺寸;唐复平等;《冶金分析》;20070930;第27卷(第9期);全文 * |
论钢中夹杂对疲劳性能的影响;黄敏;《商情》;20120421(第38期);左栏正文第1~2行和倒数1、4~6行以及右栏第2~3、6~8和12~16行 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN104007245A (zh) | 2014-08-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN104007245B (zh) | 一种钢铁材料中最大非金属夹杂物尺寸的测试方法 | |
Xu et al. | Effects of corrosion on surface characterization and mechanical properties of butt-welded joints | |
Leban et al. | The effect of TiN inclusions and deformation-induced martensite on the corrosion properties of AISI 321 stainless steel | |
Yang et al. | Hydrostatic pressure effects on stress corrosion cracking of X70 pipeline steel in a simulated deep-sea environment | |
Murakami et al. | Hydrogen embrittlement of high strength steels: Determination of the threshold stress intensity for small cracks nucleating at nonmetallic inclusions | |
CN105823661B (zh) | 可调控裂纹大小和电导率的模拟应力腐蚀裂纹制备方法 | |
Donahue et al. | Effect of chloride concentration on the corrosion–fatigue crack behavior of an age-hardenable martensitic stainless steel | |
CN104422693B (zh) | 冷轧辊表面微小线性缺陷的定性检测方法 | |
Yang et al. | Relationship among fatigue life, inclusion size and hydrogen concentration for high-strength steel in the VHCF regime | |
CN105177273A (zh) | 一种提高关键重要构件疲劳强度的激光冲击强化方法 | |
Beretta et al. | From atmospheric corrosive attack to crack propagation for A1N railway axles steel under fatigue: Damage process and detection | |
Jamil et al. | Internal cracks and non-metallic inclusions as root causes of casting failure in sugar mill roller shafts | |
CN104407044A (zh) | 基于低频电磁技术检测炉管缺陷的方法 | |
Singh et al. | Effect of microstructural features on short fatigue crack growth behaviour in SA508 Grade 3 Class I low alloy steel | |
Schmidová et al. | Premature failures of railway axles after repeated pressing | |
Li et al. | Corrosion fatigue mechanism and life prediction of railway axle EA4T steel exposed to artificial rainwater | |
Zhu et al. | Stress corrosion cracking of X80 pipeline steel under various alternating current frequencies in high-pH carbonate/bicarbonate solution | |
Park et al. | Real-time monitoring of stress corrosion cracking in 304 L stainless steel pipe using acoustic emission | |
DO HAENG et al. | Influence of signal-to-noise ratio on eddy current signals of cracks in steam generator tubes | |
Hu et al. | Variations in surface residual compressive stress and magnetic induction intensity of 304 stainless steel | |
Rudlin et al. | New methods of rail axle inspection and assessment | |
CN105136593A (zh) | 一种激光冲击强化后金属表层显微硬度的无损检测方法 | |
Zhao et al. | The corrosion behavior and cracking susceptibility of the disbonded coating in the X80 steel pipeline by theoretical simulations and experimental measurements | |
Chen et al. | Uniaxial low cycle fatigue behavior for pre-corroded 16MND5 bainitic steel in simulated pressurized water reactor environment | |
SCHNEIBEL et al. | Development of an Eddy Current based Inspection Technique for the Detection of Hard Spots on Heavy Plates |
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 | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20151230 |