CN112285143B - 一种高洁净度齿轮钢夹杂物评价的方法 - Google Patents

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Abstract

一种高洁净度齿轮钢夹杂物评价的方法，属于钢中夹杂物评价技术领域。对总氧0.0015％以下的成品齿轮钢钢材夹杂物分析时，利用光镜或电镜对多试样中的最大夹杂物进行检测，并结合常规评级结果计算获得钢中夹杂物评价指数，达到预测整批钢材的夹杂物控制水平，具有准确、快速评价大批量高洁净度齿轮钢夹杂物的优点。

Description

一种高洁净度齿轮钢夹杂物评价的方法
技术领域
本发明属于钢中夹杂物评价技术领域，特别是提供了一种高洁净度齿轮钢夹杂物评价的方法，适用于高洁净度齿轮钢的夹杂物评价，同时也适用于其他类型的高洁净度特殊钢的夹杂物评价，包括弹簧钢、轴承钢、轴类钢、非调质钢、船板钢等。
背景技术
随着社会的发展，以及钢铁冶金行业冶炼装备和工艺技术的提升，钢铁材料的冶金质量在不断的提升，钢的洁净度控制水平也越来越高。随着冶金质量控制水平的提高，钢中的夹杂物含量也越来越少，按照GB/T10561标准评级时，许多批次钢材的夹杂物评级结果趋于一致，无法准确区分钢材夹杂物控制水平，如何对高洁净度钢材进行夹杂物快速准确评价是未来进一步研究和对比材料控制水平的关键。
中国专利CN107132244B提出了一种钢中夹杂物定量评价方法，利用制备金相样后，进行SEM/EDS分析，得到夹杂物类型、化学成分、尺寸、分布及密度信息，并利用检测区域内夹杂物总面积及检测面积计算得到夹杂物评价指标。
中国专利CN108213369B提出了一种降低重轨钢中A类夹杂物评级的连铸坯凝固组织控制方法，主要通过连铸坯凝固组织控制实现降低A类夹杂物的目的。
目前对于夹杂物的研究主要集中在利用各种工艺手段实现夹杂物控制，获得较低的夹杂物等级，而对于夹杂物定量、准确、快速评价的研究相对较少。齿轮钢作为对洁净度、夹杂物要求非常严苛的钢种，在夹杂物评价方法研究方面的报道并不多见。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高洁净度齿轮钢夹杂物快速准确评价的方法。针对高洁净度齿轮钢，通过有限的检验数据，并结合常规的评级结果，达到预测整批钢材的夹杂物控制水平，具有准确、快速评价大批量高洁净度齿轮钢夹杂物的优点。
根据上述目标，本发明所采用的方案为：
针对总氧含量不高于0.0015％的成品齿轮钢钢材进行夹杂物评价，总氧含量低在一定程度上反映了洁净度水平比较高，夹杂物控制效果比较好，采用常规的夹杂物评级方法获得的评价结果会趋于一致，不易准确区分或评价夹杂物控制优劣程度，因此，针对高洁净度齿轮钢进行夹杂物评价意义更大，在此，选择总氧含量不高于0.0015％的成品齿轮钢，当总氧含量高于0.0015％时，采用常规的评级方法一般可以实现评价效果。在所选总氧含量不高于0.0015％齿轮钢钢材上随机切取n+1个金相试样，n不小于10，并利用自动扫描电镜或光镜对n个金相试样中一定面积内的最大夹杂物面积进行统计，同时利用钢中非金属夹杂物含量的测定标准评级显微检验法对剩余1个金相试样中Ds夹杂物进行评级，获得评价结果为xD。
利用等效直径法计算n个试样中各最大夹杂物等效尺寸xi，i＝1，2，…，n，根据各试样最大夹杂物等效尺寸从小到大进行排序，则有x1≤x2≤…≤xn。计算出xi对应的-ln(-ln(i/(n+1)))值，并进行一次线性拟合，获得xi与-ln(-ln(i/(n+1)))的关系式，根据两者线性关系式，设定-ln(-ln(i/(n+1)))为6.91，获得其对应的xi值xm。
根据xD和xm值，计算如下公式的值
Figure BDA0002783838380000031
获得的Y值即为夹杂物指数，即考虑了利用特定规律预测的结果，又考虑了常规实际评级结果，可用于准确评价该组齿轮钢夹杂物，Y值越大，夹杂物指数越高，说明夹杂物控制效果越差，Y值越小，夹杂物指数越低，说明夹杂物控制效果越好。
具体实施方式
下面通过实施例，对本发明的具体实施方法进行进一步的说明。
实施例1：
选择总氧含量0.0010％的成品齿轮钢钢材进行夹杂物评价，结合夹杂物取样标准，在其钢材上随机切取30+1个金相试样，切取的金相试样总数31个(不小于11)，并利用自动扫描电镜对其中30个金相试样中的最大夹杂物面积进行统计，同时对剩余1个金相试样中Ds夹杂进行评级，结果如表1所示，xD＝0。
表1各试样夹杂物检测结果(实施例1)
Figure BDA0002783838380000032
Figure BDA0002783838380000041
利用等效直径法计算30个试样中各最大夹杂物等效尺寸xi，i＝1，2，…，30，根据各试样最大夹杂物等效尺寸从小到大进行排序，则有x1≤x2≤…≤x30。结果见表2所示，计算出xi对应的-ln(-ln(i/(n+1)))值，并进行一次线性拟合，获得xi与-ln(-ln(i/(n+1)))的关系式，见式(1)：
-ln(-ln(i/(n+1)))＝0.148xi-2.297 (1)
设定-ln(-ln(i/(n+1)))为6.91，可获得其对应的xi值xm＝62.1。
表230个试样最大夹杂物等效尺寸
i x<sub>i</sub>/μm i x<sub>i</sub>/μm i x<sub>i</sub>/μm
1 8.8 11 14.4 21 22.9
2 9.4 12 17.4 22 24.3
3 9.4 13 18.0 23 24.4
4 10.0 14 18.5 24 26.7
5 10.0 15 18.8 25 27.0
6 10.5 16 19.5 26 27.0
7 10.6 17 20.8 27 28.7
8 11.1 18 21.4 28 30.0
9 12.4 19 21.6 29 30.1
10 13.8 20 22.2 30 34.2
根据xD和xm值，计算如下公式的值
Figure BDA0002783838380000042
获得Y＝62.3μm，即为夹杂物指数，可用于准确评价该组齿轮钢夹杂物控制效果越好。
实施例2：
选择总氧含量0.0012％的成品齿轮钢钢材进行夹杂物评价，结合夹杂物取样标准，在其钢材上随机切取12+1个金相试样，切取的金相试样总数13个(不小于11)，并利用自动扫描电镜对其中12个金相试样中的最大夹杂物面积进行统计，同时对剩余1个金相试样中Ds夹杂进行评级，结果如表3所示，xD＝0.5。
表3各试样夹杂物检测结果(实施例2)
Figure BDA0002783838380000051
利用等效直径法计算12个试样中各最大夹杂物等效尺寸xi，i＝1，2，…，30，根据各试样最大夹杂物等效尺寸从小到大进行排序，则有x1≤x2≤…≤x12。结果见表4所示，计算出xi对应的-ln(-ln(i/(n+1)))值，并进行一次线性拟合，获得xi与-ln(-ln(i/(n+1)))的关系式，见式(2)：
-ln(-ln(i/(n+1)))＝0.126xi-2.304(2)
设定-ln(-ln(i/(n+1)))为6.91，可获得其对应的xi值xm＝73.1。
表412个试样最大夹杂物等效尺寸
i x<sub>i</sub>/μm i x<sub>i</sub>/μm i x<sub>i</sub>/μm
1 8.8 5 19.8 9 28.5
2 12.8 6 20.7 10 29.2
3 14.3 7 26.0 11 31.2
4 18.2 8 27.0 12 31.9
根据xD和xm值，计算如下公式的值
Figure BDA0002783838380000061
获得Y＝74.4μm，即为夹杂物指数，可用于准确评价该组齿轮钢夹杂物控制效果越好。
对比例1：
选择总氧含量0.0019％、0.0013％、0.0009％、0.0008％的成品齿轮钢钢材进行夹杂物评价，参照GB/T10561进行评级评价，结果如表5所示，当总氧含量达到0.0019％(＞0.0015％)，B类、D类、Ds类夹杂物评级结果明显高于总氧含量分别为0.0013％、0.0009％、0.0008％的齿轮钢，而当总氧含量≤0.0015％时，三种氧含量齿轮钢Ds类夹杂物趋于一致，B类、D类夹杂物评价结果也不易直接明确哪一批钢夹杂物控制效果更好，对三组钢的夹杂物优劣的准确评价存在一定的难度。
表5对比钢夹杂物评级结果
Figure BDA0002783838380000062

Claims (1)

1.一种高洁净度齿轮钢夹杂物评价的方法，其特征在于：在氧含量不高于0.0015％的成品齿轮钢钢材上，随机切取n+1个金相试样，n不小于10，并利用自动扫描电镜或光镜对n个金相试样中一定面积内的最大夹杂物面积进行统计，同时利用钢中非金属夹杂物含量的测定标准评级显微检验法对剩余1个金相试样中Ds夹杂物进行评级，获得评价结果为xD；
利用等效直径法计算n个最大夹杂物等效尺寸xi，i＝1，2，…，n，根据各试样最大夹杂物等效尺寸从小到大进行排序，则有x1≤x2≤…≤xn；计算出xi对应的-ln(-ln(i/(n+1)))值，并进行一次线性拟合，获得xi与-ln(-ln(i/(n+1)))的关系式，根据两者线性关系式，设定-ln(-ln(i/(n+1)))为6.91，获得其对应的xi值xm；
根据xD和xm值，计算如下公式的值
Figure FDA0003392319960000011
其中Y为夹杂物评价指数，即为是该组齿轮钢夹杂物的评价结果，根据Y值大小判定夹杂物控制效果。
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