[发明专利]一种钢中残余奥氏体热稳定性的测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种钢铁材料中非热稳定相的定量测量方法，特别是一种钢中残余奥氏体热稳定性的一种测量方法。

背景技术

钢铁材料在淬火处理后，组织中除得到马氏体和/或贝氏体外，常含有一定数量的残余奥氏体，如果进行回火处理或冷处理，残余奥氏体将发生转变，是一种非热稳定相，其稳定性对钢材的内部组织结构具有重要影响，因此，测量其热稳定性自然具有重要意义。现有测量钢中残余奥氏体热稳定性的方法中，应用较多的是X-射线衍射法，该方法观察的是衍射峰的状况，其探测的是材料表面层的状况，因受到较多因素的影响，精度一般，而且此方法受试样条件、仪器极限和计算方法的限制，具体包括试样表面应力状态、织构、晶粒尺寸、扫描步长、聚焦等。膨胀仪法测量的是块体材料，精度较低。磁性法测量的是块体材料的饱和磁化强度，对具体材料而言，足够高的磁场强度方可测得准确的饱和磁化强度。目前，所采用的磁性测量方法，如冲击测量法存在以下问题：(1)取样尺寸大(大于50mm)，对小样品无法测量；(2)磁场强度低，材料达不到磁饱和状态，即铁磁相的数量和磁化强度偏离线性关系，测量结果受退磁因素的影响，因而残余奥氏体的测量结果精度不高；(3)测量时的温度变化难以精确控制。

发明内容

本发明的目的在于提供一种钢中残余奥氏体热稳定性的测量方法，该方法对淬火态钢的冷处理工艺和回火工艺具有直接指导意义，可以帮助精确地控制钢的组织组成和性能，挖掘钢材的应用潜力。

本发明构思是：样品置于单一磁场中会被感应出磁矩。而将样品置于振动样品磁强计的拾取线圈中，作正弦振动时，由于通过样品的磁通量的变化，在检测线圈中便会感应出电压信号。该信号与磁矩成比例，所以振动样品磁强计可以用来测量材料的磁特性。磁场可以由电磁铁或超导磁体产生，所以磁矩和磁化强度可以作为磁场的参数来进行测量。作为温度的参数，在低于常温时，可用带有低温杜瓦的电磁铁的VSM系统。高于常温时，可用带有加热炉的VSM系统。因为选用铁磁材料时，主要决定于它们的磁化强度和磁滞回线，所以VSM系统的常用功能是测量铁磁材料的磁特性。测量温度从8K到1273K时变化时，可以分别加装低温杜瓦和高温炉。0到30KG(相当于3×0.79×10⁶A/m)的磁场范围内，可测得最小为5×10-7emu的磁矩；电磁铁间隙可调；典型绝对精度优于2％，重复性优于1％；快速读取数据：全量程测量样品磁滞回线仅用10min；Windows软件包括：单个仪器的驱动(前面板操作)、电源和VSM控制单元的控制；在最大场强工作状态下，配有水冷系统的磁线圈能稳定工作；可实现自动旋转和各项磁强的测量；可选的液氦、液氮低温恒温器，可实现在8K或80K下工作；可选的高温炉可实现在1000℃下工作。

具体地，本发明所说的钢中残余奥氏体热稳定性的测量方法包括以下步骤：

(1)钢的前处理

选择高碳钢，经铸造、轧制、软化退火，软化退火工艺为：1093K加热1h，以10K/h的速度缓冷至963K，然后空冷至室温，淬火加热温度为1133K，保温时间30min；

(2)磁性的高温或低温测试

将不同淬火态的高碳钢用电火花方法切割成直径2mm，长2mm的块状样品，磁性测量在振动样品磁强计上进行，在测试前振动样品磁强计经镍标样标定，高温磁性测量的温度循环范围为300K～1173K，低温磁性测量的温度循环范围为300K～10K，所施加的磁场强度为0.79×10⁶A/m，高温磁性测量的加热速度为3～5K/min，冷却速度为10K/min，低温磁性测量的加热和冷却速度均为10K/min，在设定的温度到达1min后测定饱和磁化强度值；

(3)钢中残余奥氏体量的计算

高于室温时残余奥氏体量的分解情况可用式(1)求得：