CN104062310A - 精确测量钢铁材料中残余奥氏体含量的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种精确测量钢铁材料中残余奥氏体含量的方法,包括以下步骤:确定试样及标样的衍射峰峰位置及峰左右两边的背底位置;试样放在1θ轴上,探测器置于2θ轴上,让1θ轴和2θ轴均处于0°位置;获得试样衍射峰的强度及其背底强度;计算试样衍射峰的净强度;计算出同一倾斜角度下的试样的残余奥氏体的含量;将所有的同一倾斜角度下的所计算出的残余奥氏体的含量取平均值,作为试样中残余奥氏体含量的最终结果。本发明将试样倾斜一定角度来收集衍射峰的强度,通过计算衍射峰的净强度,从而得到试样中奥氏体的含量。本发明可以有效地消除织构对测量结果的影响,使测量结果与真值相差较小。
Description
技术领域
本发明涉及残余奥氏体的测量方法,具体地指一种精确测量钢铁材料中残余奥氏体含量的方法。
背景技术
钢铁材料在淬火后,往往存在一定量的残余奥氏体,而奥氏体含量对材料的力学性能和使用寿命有重要影响。为了提高钢铁材料的力学性能和使用寿命,必须采取合理的热处理制度来控制材料中奥氏体含量。因此,如何精确测量材料中奥氏体含量成为测试工作者的重要课题。
测量残余奥氏体的方法有很多,但一般采用较快捷和实用的X-射线衍射分析技术,在我国还制定了测量标准YB/T5338-2006。采用X-射线仪测量装置测量试样衍射线强度的原理,如图1所示:X射线源1发出X射线,X射线入射线2照到试样3上产生X射线反射线(衍射线)4,通过探测器5接收并转换为电信号,从而获得衍射线的强度。标准YB/T5338-2006在收集衍射峰的强度时,参见图2,一般对试样作对称衍射(即入射角=反射角),得到试样的衍射图谱(图谱中要求有马氏体的(200)、(211)晶面和奥氏体的(200)、(220)、(311)晶面),分别求出各个衍射峰的强度I{hkl},然后采用该标准中第5节(“结果计算”)的方法计算出奥氏体的含量。
然而,在钢铁材料中一般存在择优取向(织构),当采用该标准收集有织构试样衍射峰的强度时,该标准存在缺陷,也就是说只有在试样没有织构的情况下,采用该标准来测量衍射峰的强度才是合理的,通过这种方法测量的某{hkl}晶面的强度I{hkl}主要由那些 能产生对称衍射的晶粒(某些特定取向的晶粒)的贡献。
但是如果不考虑与这些能产生对称衍射的晶粒存在较小取向差(如<10°)的晶粒,一定导致材料中的织构会给衍射峰的强度I{hkl}带来误差,使得采用X-射线衍射仪所收集的衍射峰的强度不是真实值(即有些衍射峰的强度变大,有些衍射峰的强度变小),从而使采用该标准计算出的奥氏体含量与真值相差较大。
因此,该标准中所采用的方法不能有效地消除织构对测量结果的影响,不适宜测量具有强织构试样中的奥氏体含量。
发明内容
本发明的目的就是要克服现有技术所存在的不足,提供一种精确测量钢铁材料中残余奥氏体含量的方法,通过改变衍射峰强度的收集方式,消除织构对测量结果所带来的误差。
为实现上述目的,本发明所设计的精确测量钢铁材料中残余奥氏体含量的方法,包括以下步骤:
1)各个衍射峰峰位置及左右两边的背底位置的确定:采取对称衍射方法获得一张试样的衍射图谱,来确定马氏体的(200)、(211)晶面和奥氏体的(200)、(220)、(311)晶面衍射峰峰位置,即2θ位置,及衍射峰左右两边的背底位置;
2)把试样放在1θ轴上,探测器置于2θ轴上,首先让1θ轴和2θ轴均处于0°位置;
3)让1θ轴和2θ轴按1:2的角速度之比,将探测器依次旋转到步骤1)中所确定的五个衍射峰峰位置,探测器每到达一个衍射峰峰位置,探测器停止,让1θ轴上的试样单独按照步进速度每步0.1~1°从-10°位置旋转到+10°位置,同时计算机记录1θ轴上试样每一步进下探测器上的X-射线的强度I0;
4)让1θ轴和2θ轴按1:2的角速度之比,将探测器依次旋转到步骤1)中所确定的五个衍射峰左右两边的背底位置,探测器每到达一个背底位置,探测器停止,让1θ轴上的试样单独按照步进速度 每步0.1~1°从-10°位置旋转到+10°位置,同时计算机记录1θ轴上试样每一步进下探测器上的X-射线的强度I背底左和I背底右,将I背底左和I背底右取平均值获得该步进下该衍射峰的背底强度I背底;
5)计算出1θ轴每一步进下衍射峰的净强度Ihkl=I0-I背底。
6)试样的残余奥氏体含量的计算:将试样旋转同一倾斜角度下马氏体的(200)、(211)晶面和奥氏体的(200)、(220)、(311)五个衍射峰的五个净强度Ihkl值作为一组数值,代入到标准YB/T5338-2006里的相应计算公式中,计算出同一倾斜角度下的试样的残余奥氏体的含量Aβi;
7)按照步骤3)~6),计算出从-10°位置到+10°位置另一倾斜角度下的试样的残余奥氏体的含量,最后将所有的Aβi取平均值作为试样中残余奥氏体含量的最终结果。
优选地,本发明所述步骤3)和4)中的步进速度相同,每步0.5~1°。
本发明的有益效果在于:采用非对称衍射(即入射角≠反射角)的方式,将试样倾斜一定角度来收集衍射峰的强度,通过计算衍射峰的净强度,从而得到试样中奥氏体的含量。采用本发明中的方法来测量,可以有效减少采用对称衍射法给衍射峰的强度I{hkl}带来的误差,有效地消除织构对测量结果的影响,使测量结果与真值相差较小。
附图说明
图1为采用X-射线仪测量装置测量的结构示意图。
图2为背景技术中现有方法采用对称衍射的原理示意图。
图3为本发明采用非对称衍射的原理示意图。
图4为合成试样的结构示意图。
具体实施方式
为了更好地解释本发明,以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明,但它们不对本发明构成限定。
实施例
精确测量钢铁材料中残余奥氏体含量的方法,如图1、3所示,包括以下步骤:
1)各个衍射峰峰位置及左右两边的背底位置的确定:通过X-射线仪采取对称衍射方法获得一张试样的衍射图谱,来确定马氏体的(200)、(211)晶面和奥氏体的(200)、(220)、(311)晶面衍射峰峰位置,即2θ位置,及衍射峰左右两边的背底位置;
2)把试样3放在1θ轴上,探测器5置于2θ轴上,首先让1θ轴和2θ轴均处于0°位置;
3)让1θ轴和2θ轴按1:2的角速度之比,将探测器5依次旋转到步骤1)中所确定的五个衍射峰峰位置,探测器5每到达一个衍射峰峰位置,探测器5停止,让1θ轴上的试样3单独按照步进速度每步1°从-10°位置旋转到+10°位置,同时计算机记录1θ轴上试样每一步进下探测器5上的X-射线的强度I0;
4)让1θ轴和2θ轴按1:2的角速度之比,将探测器5依次旋转到步骤1)中所确定的五个衍射峰左右两边的背底位置,探测器5每到达一个背底位置,探测器5停止,让1θ轴上的试样3单独按照步进速度每步1°从-10°位置旋转到+10°位置,同时计算机记录1θ轴上试样每一步进下探测器5上的X-射线的强度I背底左和I背底右,将I 背底左和I背底右取平均值获得该步进下该衍射峰的背底强度I背底;
5)计算出1θ轴每一步进下衍射峰的净强度Ihkl=I0-I背底。
6)试样的残余奥氏体含量的计算:将试样3旋转同一倾斜角度下马氏体的(200)、(211)晶面和奥氏体的(200)、(220)、(311)五个衍射峰的五个净强度Ihkl值作为一组数值,代入到标准YB/T5338-2006里的相应计算公式中,计算出同一倾斜角度下的试样的残余奥氏体的含量Aβi;
7)按照步骤3)~6),计算出从-10°位置到+10°位置另一倾斜角度下的试样3的残余奥氏体的含量,最后将所有的Aβi取平均值作为试样中残余奥氏体含量的最终结果。
对比例
按图4所示,选取2块钢铁材料,其中一块为纯奥氏体钢,另一块为纯马氏体钢,每块材料的尺寸均为20mm×20mm的正方形,将2块钢铁材料拼在一起作为一个合成试样(2块材料的测量面在同一水平面上),将该合成试样放入X-射线衍射仪的1θ轴上,且让合成试样的中心线AB与1θ轴的轴线重叠,如图1所示。这样放置的合成试样中奥氏体含量,其真实值应为50%。
分别采用本发明的方法和背景技术中所介绍的方法(YB/T5338-2006)来对该合成试样进行测量,所测量的奥氏体含量分别为48.3%和54.6%。显然,采用本发明的方法所测结果更接近真实值50%。
Claims (2)
1.一种精确测量钢铁材料中残余奥氏体含量的方法,其特征在于,包括以下步骤:
1)各个衍射峰峰位置及左右两边的背底位置的确定:采取对称衍射方法获得一张试样的衍射图谱,来确定马氏体的(200)、(211)晶面和奥氏体的(200)、(220)、(311)晶面衍射峰峰位置,即2θ位置,及衍射峰左右两边的背底位置;
2)把试样放在X-射线衍射仪测量装置的1θ轴上,探测器置于2θ轴上,首先让1θ轴和2θ轴均处于0°位置;
3)让1θ轴和2θ轴按1:2的角速度之比,将探测器依次旋转到步骤1)中所确定的五个衍射峰峰位置,探测器每到达一个衍射峰峰位置,探测器停止,让1θ轴上的试样单独按照步进速度每步0.1~1°从-10°位置旋转到+10°位置,同时计算机记录1θ轴上试样每一步进下探测器上的X-射线的强度I0;
4)让1θ轴和2θ轴按1:2的角速度之比,将探测器依次旋转到步骤1)中所确定的五个衍射峰左右两边的背底位置,探测器每到达一个背底位置,探测器停止,让1θ轴上的试样单独按照步进速度每步0.1~1°从-10°位置旋转到+10°位置,同时计算机记录1θ轴上试样每一步进下探测器上的X-射线的强度I背底左和I背底右,将I背底左和I背底右取平均值获得该步进下该衍射峰的背底强度I背底;
5)计算出1θ轴每一步进下衍射峰的净强度Ihkl=I0-I背底。
6)试样的残余奥氏体含量的计算:将试样旋转同一倾斜角度下马氏体的(200)、(211)晶面和奥氏体的(200)、(220)、(311)五个衍射峰的五个净强度Ihkl值作为一组数值,代入到标准YB/T5338-2006里的相应计算公式中,计算出同一倾斜角度下的试样的残余奥氏体的含量Aβi;
7)按照步骤3)~6),计算出从-10°位置到+10°位置另一倾斜角度下的试样的残余奥氏体的含量,最后将所有的Aβi取平均值作为试样中残余奥氏体含量的最终结果。
2.根据权利要求1所述的精确测量钢铁材料中残余奥氏体含量的方法,其特征在于:所述步骤3)和4)中的步进速度相同,每步0.5~1°。
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