CN117740784A - 一种弹簧制作用棒状钢材脱碳质量风险评价方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种弹簧制作用棒状钢材脱碳质量风险评价方法。本发明提供的弹簧制作用棒状钢材脱碳质量风险评价方法,其以棒状钢材表面脱碳区域铁素体脱碳层的深度、长度和总弧长,来综合评价棒状钢材的脱碳质量风险。本发明提供的评估方法可以全面准确评价棒状钢材的脱碳质量风险情况,极大的提高了评估的准确性和可信度。

Description

一种弹簧制作用棒状钢材脱碳质量风险评价方法
技术领域
本发明涉及金属材料物理检验技术领域,具体而言,涉及一种弹簧制作用棒状钢材脱碳质量风险评价方法。
背景技术
现行GB/T224-2019钢的脱碳层深度测定法标准主要通过测定试样脱碳深度来评价试样脱碳情况,无法准确表征试样铁素体全脱碳质量风险程度。
鉴于此,提出本发明。
发明内容
本发明的目的是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种弹簧制作用棒状钢材脱碳质量风险评价方法。
本发明解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。
本发明提供一种弹簧制作用棒状钢材脱碳质量风险评价方法,以棒状钢材表面脱碳区域铁素体脱碳层的深度、长度和总弧长,来评价棒状钢材的脱碳质量风险。
本发明具有以下有益效果:
本发明提供的一种弹簧制作用棒状钢材脱碳质量风险评价方法,其以棒状钢材表面脱碳区域铁素体脱碳层的深度、长度和总弧长,来评价棒状钢材的脱碳质量风险。本发明提供的方法以测量棒状钢材表面脱碳区域中铁素体脱碳层的深度、长度及总弧长,来全面准确评价棒状钢材的脱碳质量风险情况,极大的提高了评估的准确性和可信度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,应当理解,以下附图仅示出了本发明的某些实施例,因此不应被看作是对范围的限定,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为棒状钢材横截面铁素体脱碳层分布示意图;
图2为实施例1中55SiCr铁素体脱碳层的示意图;
图3为实施例2中55SiCr铁素体脱碳层的示意图;
图4为实施例3中55SiCr铁素体脱碳层的示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者,按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者,均为可以通过市售购买获得的常规产品。
现行GB/T224-2019钢的脱碳层深度测定法标准主要通过测定试样脱碳深度来评价试样脱碳情况,无法准确表征试样铁素体全脱碳质量风险程度。
本方案采用金相显微镜对弹簧制作用棒状钢材表面铁素体全脱碳质量风险进行评价。在评估过程中,以棒状钢材表面脱碳区域铁素体脱碳层的深度、长度和总弧长,来评价棒状钢材的脱碳质量风险。
下面对本发明实施例提供的一种弹簧制作用棒状钢材脱碳质量风险评价方法进行具体说明。
本发明实施例提供一种弹簧制作用棒状钢材脱碳质量风险评价方法,以棒状钢材表面脱碳区域铁素体脱碳层的深度、长度和总弧长,来评价棒状钢材的脱碳质量风险。
钢在各种热加工工序的加热或保温过程中,由于氧化气氛的作用,使钢材表面的碳全部或部分丧失的现象称之为脱碳。钢材表面脱碳区域称之为脱碳层,脱碳层深度是指从钢材脱碳层表面到脱碳层与基体在金相组织差异已经不能区别的位置的距离。脱碳层由于被氧化,碳含量降低,金相组织中碳化物较少,极大降低了钢材表面的表面硬度、耐磨性和疲劳极限。脱碳层包括全脱碳和部分脱碳两部分,全脱碳层显微组织特征为全部铁素体,部分脱碳层是指全脱碳层的内边界至钢含碳量正常的组织处。钢铁行业内,又将全脱碳层称为铁素体脱碳层。
现行GB/T224-2019钢的脱碳层深度测定法标准主要通过测定试样脱碳深度来评价试样脱碳情况,因此钢铁厂对用于制作弹簧的棒状材料的出厂管控主要是对棒状钢材的脱碳层深度进行检测,即采用金相法,找到试样脱碳最严重的区域测量脱碳层深度,当试样脱碳最严重区域的全脱碳层和部分脱碳层深度满足现行GB/T224-2019钢的脱碳层深度的标准即可出厂。然而在实际生产中,弹簧生产厂家在收到棒材时,又对棒状钢材表面的铁素体脱碳层深度和长度重新进行检测,对于不满足要求的棒状钢材又退回钢材厂,这造成了极大的经济损失和反馈的滞后。
发明人经实践,提出一种全新的弹簧制作用棒状钢材脱碳质量风险评价方法,其以钢材表面脱碳区域铁素体脱碳层的深度、长度以及总弧长为考察要素,来全面评价钢材脱碳质量风险情况,综合反映出棒状钢材铁素体脱碳层的脱碳质量风险情况。棒状钢材经上述的评估方法评估之后,棒状钢材在出厂后就可以完全满足弹簧生产厂家的要求,弹簧生产厂家可以直接利用棒状钢材制作弹簧,极大的减少了不合格棒状钢材的退回数量,减少经济损失,并且还可以为生产提供反馈,有利于进一步提高棒状钢材的生产质量。
在可选的实施方式中,包括以下步骤:
直径为R的棒状钢材的金相试样表面分布有若干铁素体脱碳层,其中,单个视场的铁素体脱碳层深度以d表示,长度以a表示,若干单个视场的脱碳层的总弧长以L表示,棒状钢在制作弹簧时能够容忍的最大全脱碳层长度以C表示;
当单个视场的深度d≤0.02mm,单个视场中长度a的最大值≤60μm,总弧长L≤C,若试样满足上述三个条件,判断棒状钢材脱碳质量风险低;
当单个视场的深度d≤0.02mm,单个视场中长度a的最大值≤60μm,总弧长L≤C,若试样满足仅上述条件中的两个条件,判断棒状钢材脱碳质量风险较低;
当单个视场的深度d≤0.02mm,单个视场中长度a的最大值≤60μm,总弧长L≤C,若试样仅满足上述一个条件,判断棒状钢材脱碳质量风险较高;
当单个视场的深度d≤0.02mm,单个视场中长度a的最大值≤60μm,总弧长L≤C,若试样不满足上述任意一个条件,判断棒状钢材脱碳质量风险高。
以上对于单个视场的铁素体脱碳层深度和长度,均是根据弹簧生产厂加工弹簧长期积累的数据经验确定,只有单个视场的铁素体脱碳层深度d≤0.02mm和长度最大值≤60μm,才能满足弹簧生产厂加工弹簧的要求,当铁素体脱碳层深度≤0.02mm,a的最大值≤60μm,弹簧后期的疲劳测试寿命明显高于不满足d≤0.02mm和a的最大值≤60μm的情况。本发明实施例中将此经验值作为钢材出厂前的检验判定依据,进行棒状钢材脱碳风险质量判断。
在可选的实施方式中,棒状钢在制作弹簧时能够容忍的最大全脱碳层长度C的取值为πR/30-πR/24。
本发明实施例提供一种弹簧制作用棒状钢材脱碳质量风险评价方法,综合考虑棒状钢材的试样表面分布的脱碳层的长度a、深度d,以及棒状钢在制作弹簧时能够容忍的最大全脱碳层长度C,尤其是将弹簧生产厂家在利用棒状钢制作弹簧时能够容忍的最大全脱碳层长度C纳入前期的棒状钢材的脱碳风险评估过程中,全面准确的评估弹簧制作用棒状钢材脱碳质量风险,使棒状钢材在出厂阶段就能满足弹簧生产厂家的质量要求,提高了风险管控能力。
在可选的实施方式中,棒状钢在制作弹簧时能够容忍的最大全脱碳层长度C的取值为πR/24。
在可选的实施方式中,金相试样的脱碳层深度d和脱碳层长度a在金相显微镜下观察获得。
在可选的实施方式中,金相试样通过以下步骤方法制作得到:将试样进行磨制、抛光、腐蚀,即得。
在可选的实施方式中,磨制包括:将试样粗磨后再进行细磨,细磨时须将粗磨时的痕迹磨掉,磨制方向与前道工序相垂直;
优选地,粗磨采用180目或200目砂纸进行磨制,细磨依次采用600目、800目、1000目砂纸进行磨制;
更优选地,在每道次磨制完成后进行清洗,再进行下一道次的磨制。
在可选的实施方式中,抛光包括:采用呢绒抛光布对磨制后的试样进行抛光;优选地,抛光面光洁度要求达到镜面,不允许有拖尾、麻点、过热现象。
在可选的实施方式中,腐蚀包括:采用体积分数为4%的硝酸酒精溶液对抛光后的试样进行腐蚀。
在可选的实施方式中,试样包括圆棒形盘条、圆钢、拉拔钢丝中的任意一种。
以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。
试样为圆棒形盘条、圆钢、拉拔钢丝等,试样采用180目或200目砂纸进行粗磨后,清洗干净,再用600目砂纸进行细磨,清洗干净,采用800目砂纸进行细磨,清洗干净,1000目砂纸进行细磨,清洗干净,完成磨制工序;将磨制好的试样采用呢绒抛光布对磨制后的试样进行抛光,抛光面光洁度要求达到镜面,不允许有拖尾、麻点、过热等现象,完成抛光工序;将抛光好的试样采用体积分数为4%的硝酸酒精溶液对抛光后的试样进行腐蚀,完成腐蚀工序,制备得到金相试样。对金相试样采用金相显微镜进行观察,可清晰看到试样表面的脱碳情况,获得脱碳层的深度d和长度a。
参见图1,图1为棒状钢材横截面的示意图,棒状钢材的直径为R,加粗部分表示铁素体脱碳层,长度分别用A、B、C、D、E表示,深度用d表示,铁素体脱碳层总弧长L=A+B+C+D+E。
当单个视场的d≤0.02mm,(A、B、C、D、E)中的最大值≤60μm,L≤(πR/24),试样满足上述三个条件,判断钢材脱碳质量风险低;
当单个视场的d≤0.02mm,(A、B、C、D、E)中的最大值≤60μm,L≤(πR/24),试样满足仅上述条件中的两个条件,判断钢材脱碳质量风险较低;
当单个视场的d≤0.02mm,(A、B、C、D、E)中的最大值≤60μm,L≤(πR/24),试样仅满足上述一个条件,判断钢材脱碳质量风险较高;
当单个视场的d≤0.02mm,(A、B、C、D、E)中的最大值≤60μm,L≤(πR/24),试样不满足上述任意一个条件,判断钢材脱碳质量风险高。
实施例1
直径为15mm的弹簧钢55SiCr,表面存在脱碳层,参见图2,但没有铁素体脱碳层。按照现行GB/T224-2019钢的脱碳层深度测定法,只需测定脱碳层深度,报出脱碳层深度结果,无法有效表征该批弹簧钢材脱碳质量风险。按照本发明技术方案,该批弹簧钢材单个视场的铁素体脱碳层深度为0mm,铁素体脱碳层最大长度为0mm,满足“d≤0.02mm,(A、B、C、D、E)中的最大值≤60μm,L≤(πR/24)”上述条件中的三个条件,判断该批钢材脱碳质量风险低,可放心提供给用户用于弹簧加工制作。
实施例2
直径为15mm的弹簧钢55SiCr,表面存在脱碳层,参见图3,并且存在铁素体脱碳层。按照现行GB/T224-2019钢的脱碳层深度测定法,只需测定脱碳层深度,报出脱碳层深度结果,无法有效表征该批弹簧钢材脱碳质量风险。按照本发明技术方案,该批弹簧钢材单个视场的铁素体脱碳层深度达到0.008mm,单个视场的铁素体脱碳层长度达到157μm,铁素体脱碳层总弧长为300μm,满足“单个视场的d≤0.02mm,(A、B、C、D、E)里面的最大数≤60μm,L≤(πR/24)”上述条件中的两个条件,判断该批钢材脱碳质量风险较低,提供给用户用于弹簧加工制作存在较低的质量风险。
实施例3
直径为5mm的弹簧钢55SiCr,表面存在脱碳层,参见图4,并且存在铁素体脱碳层。按照现行GB/T224-2019钢的脱碳层深度测定法,只需测定脱碳层深度,报出脱碳层深度结果,无法有效表征该批弹簧钢材脱碳质量风险。按照本发明技术方案,该批弹簧钢材单个视场的铁素体脱碳层深度达到0.019mm,单个视场的铁素体脱碳层长度达到341μm,铁素体脱碳层总弧长为678μm,仅满足“单个视场的d≤0.02mm,(A、B、C、D、E)里面的最大数≤60μm,L≤(πR/24)”上述条件中的一个条件,判断该批钢材脱碳质量风险较高,提供给用户用于弹簧加工制作存在较高质量风险。
综上,本发明实施例提供一种弹簧制作用棒状钢材脱碳质量风险评价方法,以棒状钢材表面脱碳区域铁素体脱碳层的深度、长度和总弧长,来评价棒状钢材的脱碳质量风险。采用本发明提供的上述评价方法,可以全面评估弹簧制作用棒状钢材脱碳质量风险,不仅可以为生产提供反馈,而且可以使出厂的棒状钢材的满足弹簧生产常见的要求,减少不合格钢材的退回数量,减少经济损失。
以上仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种弹簧制作用棒状钢材脱碳质量风险评价方法,其特征在于,以棒状钢材表面脱碳区域铁素体脱碳层的深度、长度和总弧长,来评价棒状钢材的脱碳质量风险。
2.根据权利要求1所述的弹簧制作用棒状钢材脱碳质量风险评价方法,其特征在于,包括以下步骤:
直径为R的棒状钢材的金相试样表面分布有若干铁素体脱碳层,其中,单个视场的铁素体脱碳层深度以d表示,长度以a表示,若干单个视场的脱碳层的总弧长以L表示,棒状钢在制作弹簧时能够容忍的最大全脱碳层长度以C表示;
当单个视场的深度d≤0.02mm,单个视场中长度a的最大值≤60μm,总弧长L≤C,若试样满足上述三个条件,判断棒状钢材脱碳质量风险低;
当单个视场的深度d≤0.02mm,单个视场中长度a的最大值≤60μm,总弧长L≤C,若试样满足仅上述条件中的两个条件,判断棒状钢材脱碳质量风险较低;
当单个视场的深度d≤0.02mm,单个视场中长度a的最大值≤60μm,总弧长L≤C,若试样仅满足上述一个条件,判断棒状钢材脱碳质量风险较高;
当单个视场的深度d≤0.02mm,单个视场中长度a的最大值≤60μm,总弧长L≤C,若试样不满足上述任意一个条件,判断棒状钢材脱碳质量风险高。
3.根据权利要求2所述的弹簧制作用棒状钢材脱碳质量风险评价方法,其特征在于,所述棒状钢在制作弹簧时能够容忍的最大全脱碳层长度C的取值为πR/30-πR/24。
4.根据权利要求3所述的弹簧制作用棒状钢材脱碳质量风险评价方法,其特征在于,所述棒状钢在制作弹簧时能够容忍的最大全脱碳层长度C的取值为πR/24。
5.根据权利要求2所述的弹簧制作用棒状钢材脱碳质量风险评价方法,其特征在于,所述金相试样的脱碳层深度d和脱碳层长度a在金相显微镜下观察获得。
6.根据权利要求5所述的弹簧制作用棒状钢材脱碳质量风险评价方法,其特征在于,所述金相试样通过以下步骤制作得到:将试样进行磨制、抛光、腐蚀,即得。
7.根据权利要求6所述的弹簧制作用棒状钢材脱碳质量风险评价方法,其特征在于,所述磨制包括:将试样粗磨后再进行细磨,细磨时须将粗磨时的痕迹磨掉,磨制方向与前道工序相垂直;
优选地,粗磨采用180目或200目砂纸进行磨制,细磨依次采用600目、800目、1000目砂纸进行磨制;
更优选地,在每道次磨制完成后进行清洗,再进行下一道次的磨制。
8.根据权利要求6所述的弹簧制作用棒状钢材脱碳质量风险评价方法,其特征在于,所述抛光包括:采用呢绒抛光布对磨制后的试样进行抛光;优选地,抛光面光洁度要求达到镜面,不允许有拖尾、麻点、过热现象。
9.根据权利要求6所述的弹簧制作用棒状钢材脱碳质量风险评价方法,其特征在于,所述腐蚀包括:采用体积分数为4%的硝酸酒精溶液对抛光后的试样进行腐蚀。
10.根据权利要求6所述的弹簧制作用棒状钢材脱碳质量风险评价方法,其特征在于,所述试样包括圆棒形盘条、圆钢、拉拔钢丝中的任意一种。
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