[发明专利]一种快速评估20CrMnTi系列钢淬透性能的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种快速评估20CrMnTi系列钢淬透性能的方法，属于金属热处理检测方法技术领域。

背景技术

20CrMnTi系列钢是一种性能良好的渗碳钢，其淬透性较高，经淬火工艺处理后具有硬而耐磨的表面与坚韧的心部，具有较高的低温冲击韧性和较好的焊接性能，正火后可切削性良好。被广泛应用于齿轮，轴类，活塞类零配件以及汽车，飞机各种特殊零件部位。

淬透性能是20CrMnTi系列钢一项极为重要的指标，它是表征钢材实施淬火工艺时获得马氏体能力的特性，是提供20CrMnTi系列钢的性能及设计机器零件的一项重要数据。

目前生产现场对20CrMnTi系列钢进行淬透性能评估的方法主要是采用物理检测的方法，即：首先对该钢种的试样进行末端淬火试验，然后在试样纵向磨制平面上距离试样淬火表面分别为9mm和15mm位置处，利用洛氏硬度计测量出相应的硬度，然后根据硬度结果，对该20CrMnTi钢种的淬透性能进行评估。这种检测方法能够相对精确地得出20CrMnTi不同位置的硬度，但是检测过程较为复杂，检测周期长，且成本较高，无法及时有效的对现场生产提供反馈。另外，该方法还存在着指导性较差的问题，无法根据检测结果对现场的生产工艺进行有效的调整。

此外，生产现场还使用一种计算机预测方法对20CrMnTi系列钢进行淬透性检测。其主要设计思想是根据20CrMnTi系列钢中的化学成分，通过计算机系统直接得到该钢种实施淬火工艺后的硬度。但该方法的设计思想比较简单，它既没有考虑到化学成分之间的交互作用对钢种硬度的影响，也没有考虑到钢种内部的晶粒度等级、距淬火表面的距离对硬度的影响。因此，尽管该方法能够快速得到20CrMnTi钢实施淬火工艺后的硬度，但该硬度值只能反映出20CrMnTi系类钢的“平均硬度”，不能分别反映出距离该钢种淬火表面分别为9mm和15mm位置处的硬度，导致该种方法无法有效的评估出20CrMnTi系类钢的淬透性能。此外，由于该种方法考虑的相关因素较少，因此计算结果与实际结果的误差较大，不能对现场工艺进行有效的指导。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种快速评估20CrMnTi系列钢淬透性能的方法，方法考虑了20CrMnTi系列钢中重要化学成分与实施正火工艺后的钢中晶粒度等级和钢中不同位置之间的交互性作用对20CrMnTi系列钢实施淬火工艺后的硬度分布的影响，通过计算精确得出20CrMnTi系列钢实施淬火工艺后距离淬火表面分别为9mm和15mm位置处的硬度，根据硬度结果对该钢种的淬透性能进行评估。

解决上述技术问题的技术方案是：

一种快速评估20CrMnTi系列钢淬透性能的方法，它采取以下步骤进行：

1.利用直读光谱仪对20CrMnTi系列钢中的C、Si、Mn、Cr、Ti元素的质量百分含量进行精确测定；

2.对20CrMnTi正火后的内部晶粒等级进行评估，评估采用以下两种评级方法之一：

(1)第一种方法，利用金相显微镜对试验钢内部的晶粒尺寸进行检测，并根据检测结果，按照ASTM E112-77标准，得到相应的晶粒度等级；

(2)第二种方法，将正火的温度和保温时间信息传输入20CrMnTi钢淬透性硬度检测系统中，根据内部的晶粒尺寸模型，得出相应的晶粒尺寸，并根据晶粒尺寸的大小，按照ASTM E112-77标准，得出20CrMnTi钢的晶粒度等级；

其中，晶粒尺寸模型为：

D=0.4948×107·t·exp(-63900T+273)4]]>

式中：D为奥氏体晶粒尺寸，mm；T为加热温度，℃；t为加热时间，s；