CN111705186A - 降低高合金钢残余奥氏体的方法 - Google Patents

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CN111705186A CN202010529835.1A CN202010529835A CN111705186A CN 111705186 A CN111705186 A CN 111705186A CN 202010529835 A CN202010529835 A CN 202010529835A CN 111705186 A CN111705186 A CN 111705186A
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Abstract

本发明公开了一种降低高合金钢残余奥氏体的方法，包括电磁场处理和液氮保温处理，在常温下将待处理的高合金钢置于磁化装置产生的电磁场中，根据磁致间隙窜越机理导致磁致相变，使得高合金钢内残余奥氏体转变为马氏体；将电磁场处理后的高合金钢放置在盛有液氮的密闭容器中进行液氮保温处理，以促进电磁场处理后的高合金钢内残余奥氏体继续转变为马氏体。本发明的降低高合金钢残余奥氏体的方法能够促使高合金钢内部分亚稳残余奥氏体转变为马氏体，提高了高合金钢材料尺寸的稳定性和使用寿命，减少裂纹启裂源，具有绿色节能、操作便捷及时效性高的优点。

Description

降低高合金钢残余奥氏体的方法
技术领域
本发明涉及高合金钢残余奥氏体相变转变技术领域，尤其是涉及一种降低高合金钢残余奥氏体的方法。
背景技术
高合金钢材料在热处理淬火回火过程中，由于奥氏体冷却转变不充分，不可避免的会存在一定含量的残余奥氏体，残余奥氏体在常温下不稳定，在使用过程中易转变为马氏体组织，而材料热处理的相变往往都是伴随着体积及尺寸改变的一级相变。由于残余奥氏体比容小于马氏体，相转变过程将导致材料尺寸变大，尤其影响如轴承等精密材料的精度，进而影响其寿命甚至导致报废。因此，残余奥氏体的有效降低和精确控制，是保证高合金钢材料的尺寸稳定性从而保证诸如精密轴承等零件正常使用的关键技术。
目前，与本发明最接近的现有技术主要体现在两方面：一方面是利用热处理工艺等其他工艺降低材料残余奥氏体含量，例如专利一；另一方面是利用电磁强化技术改善材料的残余应力，例如专利二和专利三。
专利一“一种高碳铬轴承套圈极低残余奥氏体的热处理工艺”(公开号：CN108504825A)公开了一种降低轴承钢材料内残余奥氏体的热处理工艺，主要为通过多级风冷、清洗，选择合适冷却量及清洗温度，增加二次冷却、并通过回火工艺，使残余奥氏体彻底转变，最终控制在3％以内。
专利一所述的传统热处理方法中，材料热处理一般会伴随着组织、相的复杂变化，不同热处理工艺其作用机理不同，针对不同类材料有一定的局限性。而且，航空轴承材料尺寸精度要求极高，其热处理工艺相较成熟且复杂，采用热处理工艺来降低轴承钢材料内残余奥氏体往往会伴随其他组织和相的变化，不可控和未知因素增多，另外，此方法操作起来相对复杂，不具备普适性。
专利二“一种航空发动机构件表面残余应力电磁场调控方法”(授权公告号：CN108504825A)公开了一种航空发动机构件表面残余应力电磁场调控方法，主要机理和方法为通过施加外部电磁场产生热能和电磁力，使得航空发动机构件内部能量较高且内应力也较高的微区发生相变，在一定程度上释放部分较高的内应力，进而使残余压应力均匀性得到提升，从而提高构件制造精度和表面粗糙度。
专利三“立方氮化硼刀片加工寿命的提高方法及装置”(公开号：CN108788770A)公开了一种利用电磁场提高CBN刀片加工寿命的方法，主要机理和方法为晶体材料在电磁场作用下，内部的位错发生运动，使得位错分布均匀化，降低残余应力，大大减小产生裂纹源的几率和降低裂纹生长速度，从而提高刀片疲劳寿命。
专利二和专利三的技术手段是利用电磁场，磁致层错能增加，导致位错均匀化，残余应力通过释放而降低，其是针对钛合金、立方氮化硼材料。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种降低高合金钢残余奥氏体的方法，能够促使高合金钢内部分亚稳残余奥氏体转变为马氏体，提高了高合金钢材料尺寸的稳定性和使用寿命，减少裂纹启裂源，无需改变传统热处理工艺，具有绿色节能、操作便捷及时效性高的优点。
根据本发明实施例的降低高合金钢残余奥氏体的方法，包括如下步骤：
电磁场处理：在常温下将待处理的高合金钢置于磁化装置产生的电磁场中，根据磁致间隙窜越机理导致磁致相变，使得高合金钢内残余奥氏体转变为马氏体；
液氮保温处理：将电磁场处理后的高合金钢放置在盛有液氮的密闭容器中进行液氮保温处理，以促进电磁场处理后的高合金钢内残余奥氏体继续转变为马氏体。
根据本发明实施例的降低高合金钢残余奥氏体的方法，高合金钢材料通过电磁场和液氮保温复合处理，相比于现有技术通过热处理工艺等其他工艺降低材料残余奥氏体含量及通过电磁强化技术改善材料的残余应力，电磁场和液氮保温复合处理能够使得高合金钢材料内原子结合普遍削弱，加上位错与障碍的相互作用，使得高合金钢的饱和磁化强度上升，促使部分亚稳残余奥氏体转变为马氏体，使得材料内奥氏体转化地更彻底且不可逆，提高了高合金钢材料尺寸的稳定性和使用寿命，减少裂纹启裂源，无需改变传统热处理工艺，从根本上可以避免传统热处理方法因组织和相的改变所带来的不可控和未知因素增多、操作性不强及操作复杂的问题，具有绿色节能、操作便捷及时效性高的优点。
根据本发明的一个实施例，所述磁化装置包括U型架、第一激励线圈、第二激励线圈、第一磁极、第二磁极和脉冲电压发生器，其中，所述U型架的开口朝上，所述第一激励线圈和第二激励线圈分别绕设在所述U型架的相对两侧的壁体外周面上，所述第一磁极和所述第二磁极分别放置在所述U型架的相对两侧壁体的顶部处且所述第一磁极和所述第二磁极的极性相反，所述第一磁极和所述第二磁极夹持所述待处理的高合金钢；所述脉冲电压发生器分别与所述第一激励线圈和所述第二激励线圈电连接。
根据本发明进一步的实施例，所述U型架采用铝镍钴材质制成；所述第一磁极和所述第二磁极均为永磁体。
根据本发明进一步的实施例，所述电磁场参数为：磁感应强度为0.5～2T，脉冲电流密度为10～1000A/mm2，脉冲宽度为0.5～3s，脉冲间隔为1～3s，脉冲数为0～100个。
根据本发明的一些实施例，在所述液氮保温处理的步骤中，所述液氮的温度为-196℃，所述保温的持续时间为1～24小时。
根据本发明的一些实施例，在所述电磁场处理的步骤之前，还包括获得处理前的高合金钢磁化曲线的步骤；在所述液氮保温处理的步骤之后，还包括获得处理后的高合金钢磁化曲线的步骤，并基于所述处理前的高合金钢磁化曲线和所述处理后的高合金钢磁化曲线，对比饱和磁化强度。
根据本发明进一步的实施例，所述处理前的高合金钢磁化曲线以及所述处理后的高合金钢磁化曲线均是利用振动样品磁强计测试得出。
根据本发明进一步的实施例，在所述电磁场处理的步骤之前，还包括获得处理前的高合金钢内残余奥氏体含量的步骤；在所述液氮保温处理的步骤之后，还包括获得处理后的高合金钢内残余奥氏体含量的步骤。
根据本发明再进一步的实施例，所述处理前的高合金钢内残余奥氏体含量以及所述处理后的高合金钢内残余奥氏体含量均是通过X射线衍射仪扫描分析计算法结合电解萃取称重法而得到。
根据本发明再进一步的实施例，所述处理前的高合金钢内残余奥氏体含量通过X射线衍射仪扫描分析计算法结合电解萃取称重法得到的具体过程为：先将处理前的高合金钢磨抛后进行电解抛光，利用所述X射线衍射仪对处理前且电解抛光后的高合金钢进行扫描检测、分析，并计算出残余奥氏体含量；接着，利用电解萃取称重法测定处理前的高合金钢中碳化物含量；最后，根据所述处理前的高合金钢中碳化物含量修正所述X射线衍射仪得出的处理前的高合金钢内残余奥氏体含量；
所述处理后的高合金钢内残余奥氏体含量通过X射线衍射仪扫描分析计算法结合电解萃取称重法得到的具体过程为：先将处理后的高合金钢磨抛后进行电解抛光，利用所述X射线衍射仪对处理后且电解抛光后的高合金钢进行扫描检测、分析，并计算出残余奥氏体含量；接着，利用电解萃取称重法测定处理后的高合金钢中碳化物含量；最后，根据所述处理后的高合金钢中碳化物含量修正所述X射线衍射仪得出的处理后的高合金钢内残余奥氏体含量。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为本发明实施例的降低高合金钢残余奥氏体的方法的流程图。
图2为本发明实施例的降低高合金钢残余奥氏体的方法中使用的磁化装置的结构示意图。
图3为本发明实施例的降低高合金钢残余奥氏体的方法中使用的盛有液氮的密闭容器的结构示意图。
图4为本发明试验一的高合金钢的电磁场和液氮保温复合处理前以及电磁场和液氮保温复合处理后的磁化曲线。
图5为图4的A处的放大图。
图6为本发明试验二的高合金钢的电磁场和液氮保温复合处理前以及电磁场和液氮保温复合处理后的磁化曲线。
图7为图6的B处的放大图。
图8为本发明试验三的高合金钢的电磁场和液氮保温复合处理前以及电磁场和液氮保温复合处理后的磁化曲线。
图9为图8的C处的放大图。
图10为本发明试验四的高合金钢的电磁场和液氮保温复合处理前以及电磁场和液氮保温复合处理后的磁化曲线。
图11为图10的D处的放大图。
图12为本发明试验五的高合金钢的电磁场和液氮保温复合处理前以及电磁场和液氮保温复合处理后的磁化曲线。
图13为图12的E处的放大图。
图14为本发明试验六的高合金钢的电磁场和液氮保温复合处理前以及电磁场和液氮保温复合处理后的磁化曲线。
图15为图14的F处的放大图。
附图标记：
磁化装置1000 U型架1 第一激励线圈2 第二激励线圈3 第一磁极4
第二磁极5 脉冲电压发生器6 高合金钢7
盛有液氮的密闭容器2000
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
下面结合图1至图15来描述本发明实施例的降低高合金钢残余奥氏体的方法。
如图1至图15所示，根据本发明实施例的降低高合金钢残余奥氏体的方法，包括如下步骤：
电磁场处理：在常温下将待处理的高合金钢7置于磁化装置1000产生的电磁场中，根据磁致间隙窜越机理导致磁致相变，使得高合金钢7内残余奥氏体转变为马氏体；
液氮保温处理：将电磁场处理后的高合金钢7放置在盛有液氮的密闭容器2000中进行液氮保温处理，以促进电磁场处理后的高合金钢7内残余奥氏体继续转变为马氏体。
具体地，在常温下将待处理的高合金钢7置于磁化装置1000产生的电磁场中，根据磁致间隙窜越机理导致磁致相变，使得高合金钢7内残余奥氏体转变为马氏体。可以理解的是，本发明实施例的降低高合金钢残余奥氏体的方法的电磁场处理为通过推导磁致隙间窜越的频率，推导磁场对激发态寿命的影响规律，提出磁场不改变激发态平均寿命而影响其概率分布的观点。而现有技术所采用的一种的电磁场处理为通过施加外部电磁场产生热能和电磁力，使得航空发动机构件内部能量较高且内应力也较高的微区发生相变，在一定程度上释放部分较高的内应力，进而使残余压应力均匀性得到提升，从而提高构件制造精度和表面粗糙度；现有技术所采用的另一种电磁场处理为晶体材料在电磁场作用下，内部的位错发生运动，使得位错分布均匀化，降低残余应力，大大减小产生裂纹源的几率和降低裂纹生长速度，从而提高刀片疲劳寿命，可知，现有技术的两种电磁场处理的机理均为磁致层错能增加，导致位错均匀化，残余应力通过释放而降低，主要针对钛合金、立方氮化硼材料；而本发明的电磁场处理是基于磁致隙间窜越理论，导致磁致相变，即残余奥氏体转变为马氏体，从而可以降低材料残余奥氏体的含量且主要针对高合金钢7材料，强调了磁场对材料内原子结合的普遍削弱作用，而非局限于位错与障碍的相互作用，完善了现有磁致层错能理论的不足，不但适用于位错钉扎机制的解释，更能合理地解释磁场促进晶体材料相转变现象。
将电磁场处理后的高合金钢7放置在盛有液氮的密闭容器2000中进行液氮保温处理，以促进电磁场处理后的高合金钢7内残余奥氏体继续转变为马氏体。可以理解的是，高合金钢7经过电磁场处理后，为了保证高合金钢7内奥氏体继续转变为马氏体，将高合金钢7放置在盛有液氮的密闭容器中进行密闭保温处理，可以保证高合金钢7内残余奥氏体能够继续转变为马氏体，使得高合金钢7内残余奥氏体转化得更为彻底。
根据本发明实施例的降低高合金钢残余奥氏体的方法，高合金钢7材料通过电磁场和液氮保温复合处理，相比于现有技术通过热处理工艺等其他工艺降低材料残余奥氏体含量及通过电磁强化技术改善材料的残余应力，电磁场和液氮保温复合处理能够使得材料内原子结合普遍削弱，加上位错与障碍的相互作用，使得高合金钢7的饱和磁化强度上升，促使部分亚稳残余奥氏体转变为马氏体，使得材料内奥氏体转化地更彻底且不可逆，提高了高合金钢7材料尺寸的稳定性和使用寿命，减少裂纹启裂源，无需改变传统热处理工艺，从根本上可以避免传统热处理方法因组织和相的改变所带来的不可控和未知因素增多、操作性不强及操作复杂的问题，具有绿色节能、操作便捷及时效性高的优点。
如图2所示，根据本发明的一个实施例，磁化装置1000包括U型架1、第一激励线圈2、第二激励线圈3、第一磁极4、第二磁极5和脉冲电压发生器6，其中，U型架1的开口朝上，第一激励线圈2和第二激励线圈3分别绕设在U型架1的相对两侧的壁体外周面上，第一磁极4和第二磁极5分别放置在U型架1的相对两侧壁体的顶部处且第一磁极4和第二磁极5的极性相反，第一磁极4和第二磁极5夹持待处理的高合金钢7；脉冲电压发生器6分别与第一激励线圈2和第二激励线圈3电连接。可以理解的是，磁化装置1000用来对高合金钢7进行电磁场处理，高合金钢7放置在第一磁极4和第二磁极5之间，利用第一磁极4和第二磁极5极性相反彼此相吸可以将待处理的高合金钢7夹持固定，启动脉冲电压发生器6，以对待处理的高合金钢7进行电磁场处理，通过改变磁感应强度、脉冲电流密度、脉冲宽度、脉冲间隔及脉冲数，可以完成在不同参数下对高合金钢7的电磁场处理。
需要说明的是，第一磁极4和第二磁极5的位置可以自由调节以方便放置不同尺寸的高合金钢7。
根据本发明进一步的实施例，U型架1采用铝镍钴材质制成；第一磁极4和第二磁极5均为永磁体。具体地，U型架1、第一磁极4和第二磁极5均可以采用铝镍钴材质制成，也可以采用任何公知且适合的材料制成，第一磁极4和第二磁极5为永磁体，可以方便地放置在U型架1上且能够可靠地夹持固定待处理的高合金钢7。
第一激励线圈2和第二激励线圈3可以采用漆包线制成，也可以采用任何公知且适合的材料制成。
根据本发明进一步的实施例，电磁场参数为：磁感应强度为0.5～2T，脉冲电流密度为10～1000A/mm2，脉冲宽度为0.5～3s，脉冲间隔为1～3s，脉冲数为0～100个。具体地，磁感应强度可以为0.5T、1.0T、1.5T或2T，脉冲电流密度可以为10A/mm2、500A/mm2或1000A/mm2，脉冲宽度可以为0.5s、1.5s或3s，脉冲间隔可以为1s、2s或3s，脉冲个数可以为0个、50个或100个，通过改变磁感应强度、脉冲电流密度、脉冲宽度、脉冲间隔及脉冲数，可以在不同电磁场参数下对高合金钢7进行电磁场处理。
根据本发明的一些实施例，在液氮保温处理的步骤中，液氮的温度为-196℃，保温的持续时间为1～24小时。可以理解的是，将电磁场处理后的高合金钢7放置在-196℃的液氮中保温处理，保温持续时间为1-24小时，由此，可以保证高合金钢7内残余奥氏体能够继续转变为马氏体，使得高合金钢7内残余奥氏体转化得更为彻底。
根据本发明的一些实施例，在电磁场处理的步骤之前，还包括获得处理前的高合金钢磁化曲线的步骤；在液氮保温处理的步骤之后，还包括获得处理后的高合金钢磁化曲线的步骤，并基于处理前的高合金钢磁化曲线和处理后的高合金钢磁化曲线，对比饱和磁化强度。可以理解的是，获得处理前的高合金钢磁化曲线是指在进行电磁场处理前，在室温条件下获得高合金钢磁化曲线；获得处理后的高合金钢磁化曲线是指液氮保温处理后，当高合金钢7恢复至室温时获得高合金钢7的磁化曲线；由于高合金钢7的饱和磁化强度上升会促使高合金钢7内残余奥氏体转变为马氏体，基于处理前的高合金钢磁化曲线和处理后的高合金钢磁化曲线，可以对比处理前的高合金钢7的饱和磁化强度和处理后的高合金钢7的饱和磁化强度，由此可以清楚地观察到高合金钢7在电磁场和液氮保温复合处理的作用下是否能够有效降低高合金钢7残余奥氏体含量。
根据本发明进一步的实施例，处理前的高合金钢磁化曲线以及处理后的高合金钢磁化曲线均是利用振动样品磁强计测试得出。可以理解的是，振动样品磁强计可以准确地测量处高合金钢7的磁化曲线，测量简单且方便快捷。
根据本发明进一步的实施例，在电磁场处理的步骤之前，还包括获得处理前的高合金钢7内残余奥氏体含量的步骤；在液氮保温处理的步骤之后，还包括获得处理后的高合金钢7内残余奥氏体含量的步骤。可以理解的是，获得处理前的高合金钢7内残余奥氏体含量是指在进行电磁场处理前，测量高合金钢7内残余的奥氏体含量；获得处理后的高合金钢7内残余奥氏体含量是指液氮保温处理后，再次测量高合金钢7内残余的奥氏体含量；通过对比处理前的高合金钢7内残余的奥氏体含量和处理后的高合金钢7内残余的奥氏体含量，可以清楚地观察到高合金钢7在电磁场和液氮保温复合处理的作用下是否降低了高合金钢7残余奥氏体含量及电磁场和液氮保温复合处理对降低高合金钢7内残余奥氏体含量的实际效果。
根据本发明再进一步的实施例，处理前的高合金钢7内残余奥氏体含量以及处理后的高合金钢7内残余奥氏体含量均是通过X射线衍射仪扫描分析计算法结合电解萃取称重法而得到。可以理解的是，X射线衍射仪结合电解萃取称重法能够快速准确地测量高合金钢7内残余奥氏体的含量，测量简单且准确性高。
根据本发明再进一步的实施例，处理前的高合金钢7内残余奥氏体含量通过X射线衍射仪扫描分析计算法结合电解萃取称重法得到的具体过程为：先将处理前的高合金钢7磨抛后进行电解抛光，利用X射线衍射仪对处理前且电解抛光后的高合金钢7进行扫描检测、分析，并计算出残余奥氏体含量；接着，利用电解萃取称重法测定处理前的高合金钢7中碳化物含量；最后，根据处理前的高合金钢7中碳化物含量修正X射线衍射仪得出的处理前的高合金钢7内残余奥氏体含量；
处理后的高合金钢7内残余奥氏体含量通过X射线衍射仪扫描分析计算法结合电解萃取称重法得到的具体过程为：先将处理后的高合金钢7磨抛后进行电解抛光，利用X射线衍射仪对处理后且电解抛光后的高合金钢7进行扫描检测、分析，并计算出残余奥氏体含量；接着，利用电解萃取称重法测定处理后的高合金钢7中碳化物含量；最后，根据处理后的高合金钢7中碳化物含量修正X射线衍射仪得出的处理后的高合金钢7内残余奥氏体含量。
具体地，对待处理的高合金钢7磨抛后进行电解抛光，电解抛光后的高合金钢7试样的尺寸为：长度为5～30mm，宽度为2～25mm，高度为1～12mm，利用X射线衍射仪对处理前且电解抛光后的高合金钢7进行扫描检测、分析，并计算出残余奥氏体含量；接着，利用电解萃取称重法测定处理前的高合金钢7中碳化物含量；最后，根据处理前的高合金钢7中碳化物含量修正X射线衍射仪得出的处理前的高合金钢7内残余奥氏体含量；测量完成后，对待处理高合金钢7进行电磁场处理，接着进行液氮保温处理；将处理后的高合金钢7磨抛后进行电解抛光，电解抛光后的高合金钢7试样的尺寸为：长度为5～30mm，宽度为2～25mm，高度为1～12mm，利用X射线衍射仪对处理后且电解抛光后的高合金钢7进行扫描检测、分析，并计算出残余奥氏体含量；接着，利用电解萃取称重法测定处理后的高合金钢7中碳化物含量；最后，根据处理后的高合金钢7中碳化物含量修正X射线衍射仪得出的处理后的高合金钢7内残余奥氏体含量。由此，通过对比处理前的高合金钢7内残余的奥氏体含量和处理后的高合金钢7内残余的奥氏体含量，可以清楚地观察到高合金钢7在电磁场和液氮保温复合处理的作用下是否降低了高合金钢7残余奥氏体含量及电磁场和液氮保温复合处理对降低高合金钢7内残余奥氏体含量的实际处理效果。
需要说明的是，X射线衍射仪的参数为：X光管入射端安装0.6mm的防发散狭缝和2.5°索拉狭缝，探测器端需加2.5°的索拉狭缝和0.02mmFe吸收片；选用Co靶，管电压为35KV，管电流为40mA；选择coupled Two theta/theta，设定扫描范围45～115°，扫描步长0.02°/s，每步停留时间0.4s。
电解萃取称重法的参数为：所述电解液为体积分数为5％的盐酸加2％柠檬酸的甲醇溶液，盐酸比重1.19；电解时电流密度D＝50mA/cm2，电解温度T＝-4～-0.5℃，电解时间t＝0.5h。实际生产过程中，可以根据实际情况选择参数。
下面以一个具体的示例来说明根据本发明实施例的降低高合金钢残余奥氏体的方法，该示例包括以下步骤：
S1：选择需要测试的高合金钢7，制备待处理的高合金钢7，待处理的高合金钢7长度为5～30mm，宽度为2～25mm，高度为1～12mm，根据实际需要确定待处理高合金钢7的尺寸；
S2：在室温条件下利用振动样品磁强计获得待处理高合金钢磁化曲线；
S3：对待处理高合金钢7进行磨抛处理，接着进行电解抛光，利用X射线衍射仪对待处理高合金钢7进行扫描检测、分析，并计算出残余奥氏体含量；接着，利用电解萃取称重法测定处理前的高合金钢7中碳化物含量；最后，根据处理前的高合金钢7中碳化物含量修正X射线衍射仪得出的待处理高合金钢7内残余奥氏体含量；
S4：将待处理高合金钢7放置在第一磁极4和第二磁极5之间，通过第一磁极4和第二磁极5将待处理的高合金钢7夹持固定，启动脉冲电压发生器6，以对待处理的高合金钢7进行电磁场处理，通过改变磁感应强度、脉冲电流密度、脉冲宽度、脉冲间隔及脉冲数，可以完成在不同参数下对高合金钢7的电磁场处理；
S5：将电磁场处理后的高合金钢7放置在盛有液氮的密闭容器2000中进行液氮保温处理，保温时间为1～24h，根据实际需要进行选择；
S6：电磁场和液氮保温复合处理后，当高合金钢7恢复至室温时利用振动样品磁强计获得电磁场和液氮保温复合处理后的高合金钢7的磁化曲线；
S7：对高合金钢7进行磨抛处理，接着进行电解抛光，利用X射线衍射仪对高合金钢7进行扫描检测、分析，并计算出残余奥氏体含量；接着，利用电解萃取称重法测定高合金钢7中碳化物含量；最后，根据高合金钢7中碳化物含量修正X射线衍射仪得出的电磁场和液氮保温复合处理后的高合金钢7内残余奥氏体含量。
根据本发明实施例的降低高合金钢残余奥氏体的方法，高合金钢7材料通过电磁场和液氮保温复合处理，相比于现有技术通过热处理工艺等其他工艺降低材料残余奥氏体含量及通过电磁强化技术改善材料的残余应力，电磁场和液氮保温复合处理能够使得材料内原子结合普遍削弱，加上位错与障碍的相互作用，使得高合金钢7的饱和磁化强度上升，促使部分亚稳残余奥氏体转变为马氏体，使得材料内奥氏体转化地更彻底且不可逆，提高了高合金钢7材料尺寸的稳定性和使用寿命，减少裂纹启裂源，无需改变传统热处理工艺，从根本上可以避免传统热处理方法因组织和相的改变所带来的不可控和未知因素增多、操作性不强及操作复杂的问题，具有绿色节能、操作便捷及时效性高的优点；通过振动样品磁强计获得处理前的高合金钢磁化曲线和处理后的高合金钢磁化曲线，可以对比处理前的高合金钢7的饱和磁化强度和处理后的高合金钢7的饱和磁化强度，由此可以清楚地观察到高合金钢7在电磁场和液氮保温复合处理的作用下是否能够有效降低高合金钢7内残余奥氏体含量；在电磁场和液氮保温复合处理前和电磁场和液氮保温复合处理后，分别将高合金钢7磨抛后进行电解抛光，通过X射线衍射仪扫描分析计算法结合电解萃取称重法，可以得到处理前的高合金钢7内残余的奥氏体含量和处理后的高合金钢7内残余的奥氏体含量，由此，可以清楚地观察到高合金钢7在电磁场和液氮保温复合处理的作用下是否降低了高合金钢7残余奥氏体含量及电磁场和液氮保温复合处理对降低高合金钢7内残余奥氏体含量的实际效果，由此，可以方便直观地观察到电磁场和液氮保温复合处理的效果。
下面以几个具体的试验来说明本发明实施例的降低高合金钢残余奥氏体的方法，具体试验如下：
试验一：待处理高合金钢7为实际生产的热处理条件加工下的M50轴承钢，将待处理高合金钢7线切割为长30mm，宽20mm，高10mm的试样，固定在第一磁极4和第二磁极5之间，电磁处理过程中，磁感应强度为0.8T，脉冲电流密度为600A/mm2，脉冲宽度为2.5s，脉冲间隔为2.5s，脉冲数为30个，保持其他参数不变，电磁处理后将试样进行液氮保温处理，保温时间为15h，电磁场和液氮保温复合处理前和电磁场和液氮保温复合处理后的磁化曲线如图4和图5所示，试验结果表明，电磁场和液氮保温复合处理后，高合金钢7内残余奥氏体含量由5.4％降低为2.3％。
试验二：待处理高合金钢7为实际生产的热处理条件加工下的M50轴承钢，将待处理高合金钢7线切割为长15mm，宽10mm，高3mm的试样，固定在第一磁极4和第二磁极5之间，电磁处理过程中，磁感应强度为1.2T，脉冲电流密度为1000A/mm2，脉冲宽度为1s，脉冲间隔为1.5s，脉冲数为60个，保持其他参数不变，电磁处理后将试样进行液氮保温处理，保温时间为10h，电磁场和液氮保温复合处理前和电磁场和液氮保温复合处理后的磁化曲线如图6和图7所示，试验结果表明，电磁场和液氮保温复合处理后，高合金钢7内残余奥氏体含量由5.5％降低为2.7％。
试验三：待处理高合金钢7为实际生产的热处理条件加工下的9Cr18轴承钢，将待处理高合金钢7线切割为长25mm，宽15mm，高8mm的试样，固定在第一磁极4和第二磁极5之间，电磁处理过程中，磁感应强度为1.5T，脉冲电流密度为100A/mm2，脉冲宽度为1.5s，脉冲间隔为0.5s，脉冲数为45个，保持其他参数不变，电磁处理后将试样进行液氮保温处理，保温时间为5h，电磁场和液氮保温复合处理前和电磁场和液氮保温复合处理后的磁化曲线如图8和图9所示，试验结果表明，电磁场和液氮保温复合处理后，高合金钢7内残余奥氏体含量由4.2％降低为2.5％。
试验四：待处理高合金钢7为实际生产的热处理条件加工下的9Cr18轴承钢，将待处理高合金钢7线切割为长18mm，宽10mm，高4mm的试样，固定在第一磁极4和第二磁极5之间，电磁处理过程中，磁感应强度为2.0T，脉冲电流密度为350A/mm2，脉冲宽度为2.3s，脉冲间隔为1.5s，脉冲数为30个，保持其他参数不变，电磁处理后将试样进行液氮保温处理，保温时间为3h，电磁场和液氮保温复合处理前和电磁场和液氮保温复合处理后的磁化曲线如图10和图11所示，试验结果表明，电磁场和液氮保温复合处理后，高合金钢7内残余奥氏体含量由4.3％降低为2.8％。
试验五：待处理高合金钢7为实际生产的热处理条件加工下的GCr15轴承钢，将待处理高合金钢7线切割为长20mm，宽12mm，高6mm的试样，固定在第一磁极4和第二磁极5之间，电磁处理过程中，磁感应强度为0.9T，脉冲电流密度为480A/mm2，脉冲宽度为0.5s，脉冲间隔为3s，脉冲数为60个，保持其他参数不变，电磁处理后将试样进行液氮保温处理，保温时间为24h，电磁场和液氮保温复合处理前和电磁场和液氮保温复合处理后的磁化曲线如图12和图13所示，试验结果表明，电磁场和液氮保温复合处理后，材料残余奥氏体含量由6.2％降低为3.4％。
试验六：待处理高合金钢7为实际生产的热处理条件加工下的GCr15轴承钢，将待处理高合金钢7线切割为长25mm，宽20mm，高10mm的试样，固定在第一磁极4和第二磁极5之间，电磁处理过程中，磁感应强度为0.5T，脉冲电流密度为1200A/mm2，脉冲宽度为2.5s，脉冲间隔为1.2s，脉冲数为38个，保持其他参数不变，电磁处理后将试样进行液氮保温处理，保温时间为12h，电磁场和液氮保温复合处理前和电磁场和液氮保温复合处理后的磁化曲线如图14和图15所示，试验结果表明，电磁场和液氮保温复合处理后，材料残余奥氏体含量由6.1％降低为3.7％。
下面以一个表格来展示试验一至试验六的试验结果，表格如下：
Figure BDA0002534984500000121
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种降低高合金钢残余奥氏体的方法，其特征在于，包括如下步骤：
电磁场处理：在常温下将待处理的高合金钢置于磁化装置产生的电磁场中，根据磁致间隙窜越机理导致磁致相变，使得高合金钢内残余奥氏体转变为马氏体；
液氮保温处理：将电磁场处理后的高合金钢放置在盛有液氮的密闭容器中进行液氮保温处理，以促进电磁场处理后的高合金钢内残余奥氏体继续转变为马氏体。
2.根据权利要求1所述的降低高合金钢残余奥氏体的方法，其特征在于，所述磁化装置包括U型架、第一激励线圈、第二激励线圈、第一磁极、第二磁极和脉冲电压发生器，其中，所述U型架的开口朝上，所述第一激励线圈和第二激励线圈分别绕设在所述U型架的相对两侧的壁体外周面上，所述第一磁极和所述第二磁极分别放置在所述U型架的相对两侧壁体的顶部处且所述第一磁极和所述第二磁极的极性相反，所述第一磁极和所述第二磁极夹持所述待处理的高合金钢；所述脉冲电压发生器分别与所述第一激励线圈和所述第二激励线圈电连接。
3.根据权利要求2所述的降低高合金钢残余奥氏体的方法，其特征在于，所述U型架采用铝镍钴材质制成；所述第一磁极和所述第二磁极均为永磁体。
4.根据权利要求2所述的降低高合金钢残余奥氏体的方法，其特征在于，所述电磁场参数为：磁感应强度为0.5～2T，脉冲电流密度为10～1000A/mm2，脉冲宽度为0.5～3s，脉冲间隔为1-3s，脉冲数为0～100个。
5.根据权利要求1-4中任意一项所述的降低高合金钢残余奥氏体的方法，其特征在于，在所述液氮保温处理的步骤中，所述液氮的温度为-196℃，所述保温的持续时间为1～24小时。
6.根据权利要求1-4中任意一项所述的降低高合金钢残余奥氏体的方法，其特征在于，在所述电磁场处理的步骤之前，还包括获得处理前的高合金钢磁化曲线的步骤；在所述液氮保温处理的步骤之后，还包括获得处理后的高合金钢磁化曲线的步骤，并基于所述处理前的高合金钢磁化曲线和所述处理后的高合金钢磁化曲线，对比饱和磁化强度。
7.根据权利要求6所述的降低高合金钢残余奥氏体的方法，其特征在于，所述处理前的高合金钢磁化曲线以及所述处理后的高合金钢磁化曲线均是利用振动样品磁强计测试得出。
8.根据权利要求6所述的降低高合金钢残余奥氏体的方法，其特征在于，在所述电磁场处理的步骤之前，还包括获得处理前的高合金钢内残余奥氏体含量的步骤；在所述液氮保温处理的步骤之后，还包括获得处理后的高合金钢内残余奥氏体含量的步骤。
9.根据权利要求8所述的降低高合金钢残余奥氏体的方法，其特征在于，所述处理前的高合金钢内残余奥氏体含量以及所述处理后的高合金钢内残余奥氏体含量均是通过X射线衍射仪扫描分析计算法结合电解萃取称重法而得到。
10.根据权利要求9所述的降低高合金钢残余奥氏体的方法，其特征在于，
所述处理前的高合金钢内残余奥氏体含量通过X射线衍射仪扫描分析计算法结合电解萃取称重法得到的具体过程为：先将处理前的高合金钢磨抛后进行电解抛光，利用所述X射线衍射仪对处理前且电解抛光后的高合金钢进行扫描检测、分析，并计算出残余奥氏体含量；接着，利用电解萃取称重法测定处理前的高合金钢中碳化物含量；最后，根据所述处理前的高合金钢中碳化物含量修正所述X射线衍射仪得出的处理前的高合金钢内残余奥氏体含量；
所述处理后的高合金钢内残余奥氏体含量通过X射线衍射仪扫描分析计算法结合电解萃取称重法得到的具体过程为：先将处理后的高合金钢磨抛后进行电解抛光，利用所述X射线衍射仪对处理后且电解抛光后的高合金钢进行扫描检测、分析，并计算出残余奥氏体含量；接着，利用电解萃取称重法测定处理后的高合金钢中碳化物含量；最后，根据所述处理后的高合金钢中碳化物含量修正所述X射线衍射仪得出的处理后的高合金钢内残余奥氏体含量。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115354126A (zh) * 2022-08-15 2022-11-18 武汉理工大学 利用深冷电磁复合场提高金属材料强韧性的方法及装置

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103018685A (zh) * 2012-12-09 2013-04-03 河北科技大学 一种恒温下钢中诱发马氏体相变磁场强度的测量方法
CN109164119A (zh) * 2018-10-30 2019-01-08 中国航发哈尔滨轴承有限公司 航空轴承钢残余奥氏体含量检测方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103018685A (zh) * 2012-12-09 2013-04-03 河北科技大学 一种恒温下钢中诱发马氏体相变磁场强度的测量方法
CN109164119A (zh) * 2018-10-30 2019-01-08 中国航发哈尔滨轴承有限公司 航空轴承钢残余奥氏体含量检测方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
《热处理手册》编委会: "《热处理手册 第二分册》", 31 October 1978, 机械工业出版社 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115354126A (zh) * 2022-08-15 2022-11-18 武汉理工大学 利用深冷电磁复合场提高金属材料强韧性的方法及装置

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