CN116242672A - 一种弹簧圆钢偏析表征方法 - Google Patents

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黄术明
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Abstract

本发明公开了一种弹簧圆钢偏析表征方法，通过淬火和中温回火热处理热轧后的弹簧圆钢，观察其带状组织的条数和宽度，结合GB/T 13299评定弹簧圆钢的偏析程度。热处理后带状组织可观测性优于热轧态，可以对圆钢偏析程度进行准确和快速的评价。本发明与传统钻样法相比，更加准确，且更符合弹簧最终淬火和中温回火的实际使用状态。本发明与原位分析法和电子探针法相比，能够解决上述方法无法准确定量和存在检测盲区的难题。

Description

一种弹簧圆钢偏析表征方法
技术领域
本发明涉及检测方法，尤其涉及一种弹簧圆钢偏析表征方法。
背景技术
常用的弹簧钢偏析表征方法有：钻样法、原位分析法和电子探针分析法。专利CN201210236416.4公开了一种铸坯成分偏析钻孔取样方法，所述取样方法包括以下步骤：标记出试样沿宽度方向的中心线及两对角线；分别沿试样长度方向的两个边缘和宽度方向的中心线将试样分为n-1等份；沿试样两对角线将试样分为n-1等份；利用钻头对已标志的取样点钻取屑样，并标记收集。该钻样法需要钻取一定重量的试样屑用于化学元素分析，其化学成分检验结果为一定体积试样屑的平均含量，最终导致检测结果出现偏差。专利CN202111635455.7公开了一种钢中夹杂物原位统计分布的表征方法及系统，对待测试样进行预处理，通过扫描电镜，评估待测试样中夹杂物的类别及尺寸范围；通过扫描电镜及能谱附件，获取夹杂物的化学组成、形态学及坐标位置数据；通过对化学组成、形态学及坐标位置数据进行解析，获得夹杂物的尺寸和数量的原位统计分布结果。专利CN201710680896.6公开了一种利用电子探针快速表征钢材偏析的方法，采用电子探针分析仪进行测试，利用波谱仪点分析功能确定钢中偏析元素种类，通过波谱仪面扫描功能进行对整个试样表面进行扫描，将试样的偏析利用颜色区别直观表征出来，便于更清晰地观察钢材的偏析程度。上述原位分析法和电子探针分析法的局限性有：(1)只能够表征出元素的偏聚分布，无法有效地对元素偏析进行定量分析；(2)对可检测的试样尺寸有限制；(3)试样边部有一定的检验盲区。以上三种方法均不能准确、快速表征弹簧圆钢偏析程度。
发明内容
发明目的：本发明旨在提供一种提高检测准确度、快速表征弹簧圆钢偏析程度的方法。
技术方案：本发明所述的弹簧圆钢偏析表征方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)选用热轧状态的圆钢并取样；(2)热处理：对样品进行淬火后，再回火处理；(3)制备金相试样；(4)观察带状组织；(5)偏析评定。
热轧态的弹簧钢组织为铁素体和珠光体，对热轧状态带状进行检测时，如图1所示，很难看到明显的条带分布。本发明通过弹簧热轧圆钢经过淬火和回火热处理后，合金元素会在晶界非平衡偏聚，并会沿轧制方向形成硬质条带的特点，如图2所示采用观察弹簧钢热处理后纵向硬质条带的方法，间接表征弹簧钢的偏析程度。除此之外，弹簧最终是在淬火和中温回火状态下使用，因此使用该方法评价圆钢偏析水平，更加符合弹簧使用实际。
进一步地，所述淬火为油淬，淬火温度为850～870℃，淬火时间为60～80min；回火温度为410～440℃，回火时间t＝4*d，其中，t单位为分钟，d为圆钢的直径，单位为毫米。淬火时间优选为60min。
进一步地，取样尺寸：圆钢直径为50～60mm，长度为100mm。
进一步地，步骤(3)中避开圆棒两端切取20mm厚圆片，过圆片心部将其纵剖后，进行试样镶嵌、研磨和抛光制备金相试样，并在4％硝酸酒精溶液中对金相试样进行腐蚀。
进一步地，步骤(5)中偏析评定标准如下：
一级：带状条数≤5，带状宽度30～50μm，带状评级≤1.0级；
二级：带状条数6～10条，带状宽度51～70μm，带状评级≤1.5级；
三级：带状条数11～15条，带状宽度71～90μm，带状评级≤2级；
四级：带状条数16～20条，带状宽度91～110μm，带状评级≤2.5级。
有益效果：本发明与现有技术相比，其显著优点是：1、本发明通过测定热处理后带状组织的条数和宽度，结合国标带状评级规定，多维度分析待检弹簧圆钢的偏析程度，提高了检测准确度并缩短了检测时间；2、热处理后带状组织可观测性优于热轧态，而且更符合弹簧最终淬火+中温回火的实际使用状态；3、与原位分析法和电子探针法相比，本发明能够解决无法准确定量和存在检测盲区的难题。
附图说明
图1为热轧态弹簧圆钢表面组织结构示意图；
图2为热处理后带状组织结构示意图；
图3和图4为实施例1带状组织结构示意图；
图5和图6为实施例2带状组织结构示意图；
图7和图8为实施例3带状组织结构示意图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
本实施例评价弹簧圆钢60Si2CrA偏析程度的方法包括以下步骤：
(1)选取直径为50mm的60Si2CrA圆钢100mm；
(2)油淬，淬火温度870℃，淬火时间60min；420℃回火，回火时间*200min，水冷；
(3)制备金相试样：避开圆棒两端切取20mm厚圆片，过圆片心部将其纵剖后，进行试样镶嵌、研磨和抛光制备金相试样，并在4％硝酸酒精溶液中对金相试样进行腐蚀；
(4)观察带状组织：使用金相显微镜在100倍目镜下进行观察，记录硬质带条数和最大宽度；
(5)偏析评定：结合《GB/T 13299钢的显微组织观察方法》进行硬质带状组织评级。具体结果见表1、图3和图4。
表1
检测位置 硬质带条数 硬质带最大宽度 带状评级 偏析评定
试样边部 6 43μm 1.0级 2级
试样中心 14 85μm 2.0级 3级
实施例2
本实施例评价弹簧圆钢60Si2CrVA偏析程度的方法包括以下步骤：
本实施例评价弹簧圆钢60Si2CrA偏析程度的方法包括以下步骤：
(1)选取直径为60mm的60Si2CrA圆钢100mm；
(2)油淬，淬火温度850℃，淬火时间60min；410℃回火，回火时间*240min，水冷；
(3)制备金相试样：避开圆棒两端切取20mm厚圆片，过圆片心部将其纵剖后，进行试样镶嵌、研磨和抛光制备金相试样，并在4％硝酸酒精溶液中对金相试样进行腐蚀；
(4)观察带状组织：使用金相显微镜在100倍目镜下进行观察，记录硬质带条数和最大宽度；
(5)偏析评定：结合《GB/T 13299钢的显微组织观察方法》进行硬质带状组织评级。具体结果见表2、图5和图6。
表2
检测位置 硬质带条数 硬质带最大宽度 带状评级 偏析评定
试样边部 11 58μm 1.0级 3级
试样中心 8 96μm 1.5级 4级
实施例3
本实施例评价弹簧圆钢60Si2MnA偏析程度的方法包括以下步骤：
(1)选取直径为50mm的60Si2CrA圆钢100mm；
(2)油淬，淬火温度870℃，淬火时间60min；440℃回火，回火时间*180min，水冷；
(3)制备金相试样：避开圆棒两端切取20mm厚圆片，过圆片心部将其纵剖后，进行试样镶嵌、研磨和抛光制备金相试样，并在4％硝酸酒精溶液中对金相试样进行腐蚀；
(4)观察带状组织：使用金相显微镜在100倍目镜下进行观察，记录硬质带条数和最大宽度；
(5)偏析评定：结合《GB/T 13299钢的显微组织观察方法》进行硬质带状组织评级。具体结果见表3、图7和图8。
表3
检测位置 硬质带条数 硬质带最大宽度 带状评级 偏析评定
试样边部 9 45μm 1.0级 2级
试样中心 7 52μm 1.0级 2级

Claims (5)

1.一种弹簧圆钢偏析表征方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)选用热轧状态的圆钢并取样；
(2)热处理：对样品进行淬火后，再回火处理；
(3)制备金相试样；
(4)观察带状组织；
(5)偏析评定。
2.根据权利要求1所述弹簧圆钢偏析表征方法，其特征在于，所述淬火为油淬，淬火温度为850～870℃，淬火时间为60～80min；回火温度为410～440℃，回火时间t＝4*d，其中，t单位为分钟，d为圆钢的直径，单位为毫米。
3.根据权利要求1所述弹簧圆钢偏析表征方法，其特征在于，步骤(1)中取样尺寸：圆钢直径为50～60mm，长度为100mm。
4.根据权利要求3所述弹簧圆钢偏析表征方法，其特征在于，步骤(3)中避开圆棒两端切取20mm厚圆片，过圆片心部将其纵剖后，进行试样镶嵌、研磨和抛光制备金相试样，并在4％硝酸酒精溶液中对金相试样进行腐蚀。
5.根据权利要求1所述弹簧圆钢偏析表征方法，其特征在于，步骤(5)中偏析评定标准如下：
一级：带状条数≤5，带状宽度30～50μm，带状评级≤1.0级；
二级：带状条数6～10条，带状宽度51～70μm，带状评级≤1.5级；
三级：带状条数11～15条，带状宽度71～90μm，带状评级≤2级；
四级：带状条数16～20条，带状宽度91～110μm，带状评级≤2.5级。
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