[发明专利]一种评价合金工模具钢高温扩散效果的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种评价合金工模具钢高温扩散效果的方法。 

背景技术

为了满足使用性能方面的要求，工模具钢中C含量一般大于0.3 wt%，且需要在碳钢基础上加入合金元素形成合金钢以满足使用性能的更高要求。这些合金元素中往往包含Cr、W、Mo或V等强碳化物形成元素。当其质量分数较高时，在钢液凝固过程中除形成合金渗碳体外形成合金碳化物，从而造成合金元素的成分偏析。合金元素的含量越高，这种偏析的趋向就越明显。合金元素的成分偏析在后续的加工过程中难以消除，往往给工模具钢的使用带来严重的影响甚至造成质量事故。 

高温扩散工艺是热加工过程中常采用的一种减少或消除成分分布不均的方法。其基本原理是通过高温状态下合金元素原子由高浓度区向低浓度区迁移，来提高合金元素分布的均匀程度。但目前钢铁行业中对于如何定量评价高温扩散退火工艺对于合金元素分布不均的改善情况还缺乏相关的研究。高温扩散工艺效果的评价大多依靠简单的退火组织以及液析碳化物评级，或者利用电子探针对处理前后的样品进行线扫描或面扫描定性比较，只能得出定性的结果，无法满足工艺调整优化的需要。 

发明内容

为了克服现有评价合金工模具钢高温扩散效果的方法的上述不足，本发明提供一种操作简单，结果稳定，数据量大，检验结果可靠的评价合金工模具钢高温扩散效果的方法。 

本发明的构思主要是利用电子探针对高温扩散前后铸坯或铸锭中相关元素进行定量分析，通对Levene检验的方法确定元素成分分布不均情况是否有所改善及改善的程度，适用于评价高温扩散工艺对合金工模具钢铸坯或铸锭成分偏析改善情况。所述的合金工模具钢铸坯或铸锭C含量大于0.3%，含有强碳化物形成元素，且含量最高的强碳化物形成元素的含量大于1.0%。 

本评价合金工模具钢高温扩散效果的方法包括下述依次的步骤： 

Ⅰ 根据所要评价的高温扩散工艺的扩散温度与保温时间组合种数，在铸坯或铸锭横截面心部附近区域取相应的试样块数；合金工模具钢铸坯或铸锭C含量大于0.3%，含有强碳化物形成元素，且含量最高的强碳化物形成元素的含量大于1.0%；试样长度为10～30mm，宽度为10～30mm，厚度为10～20mm，将分析面采用金相方法进行抛光成试样分析面；

Ⅱ  确定所需要分析的元素，在试样分析面均匀选取20～50个点，应用电子探针测定各点分析元素的质量百分比含量；

Ⅲ   将试样放在马弗罐内，在真空或惰性气体保护气氛下进行高温扩散处理，以防止氧化脱碳，高温扩散温度为1200—1300℃，保温时间为4—20h，在处理完毕后可较好地保留分析面处理前的状态；

Ⅳ  处理完毕，待试样冷却到100 ℃以下，开炉取出试样，经简单金相抛光处理后，在试样分析面均匀选取20～50个点，再次应用电子探针测定各点分析元素的质量百分比含量；

Ⅴ 取显著性水平α=0.02，对所分析元素高温扩散前后的含量分别进行Levene检验，求出反映某一事件发生可能性的大小概率p，根据Levene检验结果，采用改善指数λ确定所分析元素的分布不均情况是否有所改善并定量评价改善程度。

上述的评价合金工模具钢高温扩散效果的方法，其特征是：在铸坯或铸锭横截面心部取样，此部位为该截面上成分偏析最严重区域。 

上述的评价合金工模具钢高温扩散效果的方法，其特征是：在步骤Ⅱ与步骤Ⅳ应用电子探针测定各点分析元素的质量百分比含量，列成质量百分含量表。便于前后比较。 

本发明的有益效果