[发明专利]一种钢材淬透性曲线的自动/半自动测量方法及其装置

说明书

技术领域

本发明涉及金属材料热处理领域，尤其涉及对钢材的淬透性曲线的测量。

背景技术

淬火技术就是通过将零件加热使钢奥氏体化，然后快速冷却，使获得马氏体组织。

钢的淬透性是在规定的淬火条件下，决定钢材淬硬深度和硬度分布的特性(是钢材本身固有的属性)。通常用在规定的淬火条件下(工件尺寸、淬火介质)所能获得的淬硬层深度来表示。

淬硬层深度是从淬硬的工件表面量至规定硬度值(通常是指马氏体和非马氏体组织各占50％的半马氏体区)处的垂直距离。

钢的淬透性常用的测定方法有临界直径法和末端淬火实验法。

临界直径法是把钢材制成一系列直径大小不同的式样，在某种介质中逐个淬冷后，测量中心部位得到全部马氏体或半马氏体组织的最大直径(称为临界直径)的方法。

末端淬火试验法是将标准试样(Φ25mm×100mm)按规定的奥氏体化条件加热后，迅速取出放入末端淬火试验机的试样架孔中，立即由末端喷水冷却。因试样是一端喷水冷却，故水冷端的冷速最快，越往上冷的越慢，头部的冷速相当空冷。因此沿试样长度方向上由于冷却条件的不同，获得的组织和性能也将不同。冷却完毕后沿试样两侧长度方向每隔一定间距测量一个硬度值，即可得到沿长度方向上的硬度变化，可得到硬度变化与距水冷端面距离的曲线，此曲线称为淬透性曲线。对同一牌号的钢，由于化学成分和晶粒度的差异，淬透性曲线实际上为一定波动范围的淬透性带。

把淬透性曲线放到成分与硬度的坐标系中，便得到硬度与钢的含碳量之间的对应关系。

目前，淬透性测定步骤通常为：

1、标准试样(Φ25mm×100mm)的制备；

2、规定的奥氏体化条件下加热；

3、在末端淬火试验机上冷却；

4、准备硬度测试平面；

5、沿试样两侧长度方向每隔一定间距测量一个硬度值(HRC或HV值)；

6、以横坐标表示距淬火端面的距离，以纵坐标表示相应距离处的硬度值，绘制硬度变化曲线，得到钢的淬透性曲线。

现有技术的不足之处在于：

1、用于完成上述淬透性测定的步骤5和6主要是靠人工手动完成；其具体步骤为：将试件放入试件夹持器中，手动将移动试件到特定位置，用硬度计测量硬度，手工记录下位置数据和该点的硬度数据，再测量下一个点(一个试件一般要测量30对数据)；然后，再靠人工将这些数据手动输入计算机；这些工作很繁琐，又容易出错，所耗费的时间长，测量工作效率相对较低。

2、一般试件的移动位置通过人工观察刻度指示来定位，每次移动试件到规定的准确位置较困难，且定位的精度低，误差较大，一般在0.1毫米以上。

3、对于低淬透性钢，测量点需交错排列，但距中心线不大于0.5毫米，单靠人工手动调节是难以调节和控制定位精度的。

4、目前，对钢的淬透性控制越来越高，往往需要进行全带控制，就需要测量更多点，随之而来的测量工作量剧增，测量步骤会变得更加繁琐，更容易出错，效率将很低；由于需要人工操作，操作者的熟练程度之差异，会大大影响最终结果的准确性。

发明内容：

为了解决上述问题，本发明提供了一种能快速测量，且可自动/半自动绘制淬透性曲线的方法和实现该方法的装置。

为实现上述目的，本发明采取如下的技术方案：提供一种钢材淬透性曲线的自动/半自动测量方法，包括使用硬度计测量端淬试样的硬度值，其特征在于：

1)在硬度计的下方，设置一电控的试件测试平台，在试件测试平台上，设置有可携带位于其上的端淬试样作至少一维方向上移动的试件夹持机构；

2)将试件测试平台电控单元的控制输入/出端与计算机的I/O端口分别对应建立电连接；

3)将试件测试平台的位置检测信号输出端口与计算机的I/O端口依次建立电连接；

4)在计算机中安装一试件夹持机构位移控制子程序，用于根据设定值和试件夹持机构的位置检测信号，确定和/或控制试件夹持机构的平面位移；

5)在计算机中安装一硬度测量数据的读取/存储子程序，用于读取和存储端淬试样上预定点的硬度测量数值；

6)根据试件的尺寸、测量规范的规定和/或测量任务的要求，在计算机上设定好试件夹持机构每次平面移动的单步距离和/或总移动距离；

7)计算机通过检测试件夹持机构的位置反馈信号，确定其与预定原点的位置误差，通过试件测试平台的电控单元，控制试件夹持机构移动复位至预定原点或第一预定点的位置；

8)启动硬度计的测量工作程序，进行标准试样上第一预定点的硬度测量；