[发明专利]一种检测20CrMnTi钢组织构成及含量的方法

权利要求书

1.一种检测20CrMnTi钢组织构成及含量的方法，其特征在于：它采用以下步骤进行：

a.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；

b.对20CrMnTi晶粒等级进行评估，评估方法采用以下两种之一：

(1)利用金相显微镜对20CrMnTi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)将20CrMnTi钢奥氏体化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，其晶粒尺寸模型为：

$D=\sqrt[4]{0.4948\×{10}^{14}\·t\·\exp (-\frac{63900}{T+273})}$

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；

c.将检测得到的20CrMnTi钢中C、Si、Mn、Cr、Ti元素的质量百分含量以及该钢种实施奥氏体化工艺后的晶粒度等级、奥氏体化温度代入到20CrMnTi系列钢淬火区组织种类及含量检测系统中，根据其内置的组织含量检测模型，计算出与上述输入参数相关的距淬火表面9mm和15mm处的各类组织含量；

d.根据所计算出的各类组织的质量百分含量结果，最终确定此类组织是否存在，即：当某类组织的质量百分含量结果大于零，则表明此类组织存在于淬火区所对应的位置内；反之，则表明此类组织不存在于淬火区所对应的位置内；

各类组织含量检测模型分别为距淬火表面9mm位置处的各类组织含量和距淬火表面15mm位置处的各类组织含量，在计算公式中，C为钢中碳质量百分含量，％；Si为钢中硅元素的质量百分含量，％；Mn为钢中锰元素的质量百分含量，％；Cr为钢中铬元素的质量百分含量，％；Ti为钢中钛元素的质量百分含量，％；Ti为钢中钛元素的质量百分含量，％；T为奥氏体化加热温度，℃；G为实施奥氏体化工艺后的晶粒度等级；

距淬火表面9mm位置处的各类组织含量分别为马氏体含量M9，％、贝氏体含量B9，％、铁素体含量F9，％、珠光体含量P9，％、残余奥氏体含量A9，％，它们的计算公式如下：

M₉＝(0.881+5.764·C+0.420·Si-3.245·Mn+1.554·Cr-1.353·Ti+0.327·G-0.00339·T+3.395·C·Si+1.227·C·Mn+0.668·C·Cr+0.465·C·Ti-0.570·C·G-0.00352·C·T+0.656·Si·Mn+0.488·Si·Cr-0.168·Si·Ti-0.216·Si·G-0.000238·Si·T+0.157·Mn·Cr+0.971·Mn·Ti-0.128·Mn·G+0.00438·Mn·T+0.0362·Cr·Ti-0.144·Cr·G-6.803×10^-4·Cr·T)·100

B₉＝(0.0933-6.386·C-2.200·Si+4.260·Mn-1.725·Cr+0.403·Ti-0.435·G+0.00356·T-0.210·C·Si-2.161·C·Mn-1.101·C·Cr+1.223·C·Ti+0.671·C·G+0.00517·C·T-0.336·Si·Mn+0.0307·Si·Cr+0.411·Si·Ti+0.198·Si·G+0.000571·Si·T-0.155·Mn·Cr-0.794·Mn·Ti+0.163·Mn·G-0.00538·Mn·T+0.0578·Cr·Ti+0.167·Cr·G+0.000836·Cr·T)·100

F₉＝(0.0403+0.612·C+1.782·Si-1.023·Mn+0.165·Cr+0.953·Ti+0.108·G-1.758×10^-4·T-3.193·C·Si+0.937·C·Mn+0.439·C·Cr-1.679·C·Ti-0.101·C·G-0.00165·C·T-0.317·Si·Mn-0.517·Si·Cr-0.240·Si·Ti+0.0176·Si·G-3.380×10^-4·Si·T-0.00272·Mn·Cr-0.180·Mn·Ti-0.0344·Mn·G+0.00101·Mn·T-0.0949·Cr·Ti-0.0223·Cr·G-1.519×10^-4·Cr·T)·100

P₉＝(-0.0171+0.00617·C-0.00370·Si+0.0125·Mn+0.00475·Cr-0.00422·Ti+0.000355·G+1.438×10^-5·T+0.00595·C·Si-0.00566·C·Mn-0.00782·C·Cr-0.00387·C·Ti+0.000870·C·G+3.272×10^-6·C·T-0.00234·Si·Mn-0.00170·Si·Cr-0.00156·Si·Ti+0.000372·Si·G+5.794×10^-6·Si·T+0.000583·Mn·Cr+0.00322·Mn·Ti-3.837×10^-4·Mn·G-1.117×10^-5·Mn·T+0.00138·Cr·Ti-8.314×10^-5·Cr·G-3.418×10^-6·Cr·T)·100

A₉＝(0.00934-0.0115·C+0.00132·Si-0.00769·Mn+0.000796·Cr-0.00145·Ti+0.000349·G-1.404×10^-5·T+0.000698·C·Si+0.00105·C·Mn+0.000649·C·Cr+0.00226·C·Ti-8.995×10^-4·C·G+2.010×10^-5·C·T-1.946×10^-4·Si·Mn+3.161×10^-4·Si·Cr-5.104×10^-4·Si·Ti-1.170×10^-4·Si·G+2.188×10^-7·Si·T-6.837×10^-5·Mn·Cr+0.000911·Mn·Ti-1.156×10^-4·Mn·G+9.875×10^-6·Mn·T-2.798×10^-4·Cr·Ti-7.170×10^-5·Cr·G-1.250×10^-7·Cr·T)·100

距淬火表面15mm位置处的各类组织含量分别为马氏体含量M15，％、贝氏体含量B15，％、铁素体含量F15，％、珠光体含量P15，％、残余奥氏体含量A15，％，它们的计算公式如下：

M₁₅＝(-2.220+7.691·C+1.825·Si-1.058·Mn+1.188·Cr+1.011·Ti+0.278·G-0.000354·T-2.349·C·Si-0.217·C·Mn-0.446·C·Cr-2.079·C·Ti-0.382·C·G-0.00315·C·T+0.134·Si·Mn+0.0652·Si·Cr-0.817·Si·Ti-0.132·Si·G-0.00036516·Si·T+0.230·Mn·Cr-0.0886·Mn·Ti-0.0923·Mn·G+0.00187·Mn·T-0.338·Cr·Ti-0.0888·Cr·G-5.951×10^-4·Cr·T)·100

B₁₅＝(2.36953-4.985·C-3.231·Si+1.006·Mn-0.902·Cr-1.332·Ti-0.302·G+0.00110·T+4.373·C·Si+0.306·C·Mn+0.571·C·Cr+2.892·C·Ti+0.366·C·G+0.000563·C·T+0.236·Si·Mn+0.385·Si·Cr+0.755·Si·Ti+0.112·Si·G+0.000658·Si·T-0.0341·Mn·Cr+0.0726·Mn·Ti+0.0874·Mn·G-0.00179·Mn·T+0.253·Cr·Ti+0.0888·Cr·G+0.000123·Cr·T)·100

F₁₅＝(0.958-2.682·C+1.420·Si-0.0273·Mn-0.332·Cr+0.343·Ti+0.0215·G-8.229×10^-4·T-2.082·C·Si-0.0361·C·Mn-0.0616·C·Cr-0.771·C·Ti+0.00931·C·G+0.00247·C·T-0.350·Si·Mn-0.435·Si·Cr+0.0756·Si·Ti+0.0169·Si·G-3.267×10^-4·Si·T-0.202·Mn·Cr+0.00315·Mn·Ti+0.00764·Mn·G-2.428×10^-5·Mn·T+0.0704·Cr·Ti+0.000783·Cr·G+0.000509·Cr·T)·100

P₁₅＝(-0.102-0.0254·C-0.0151·Si+0.0772·Mn+0.0433·Cr-0.0208·Ti+0.000239·G+7.559×10^-5·T+0.0577·C·Si-0.0525·C·Mn-0.0647·C·Cr-0.0391·C·Ti+0.00681·C·G+0.000123·C·T-0.0194·Si·Mn-0.0161·Si·Cr-0.0126·Si·Ti+0.00256·Si·G+3.439×10^-5·Si·T+0.00571·Mn·Cr+0.0121·Mn·Ti-0.00267·Mn·G-6.466×10^-5·Mn·T+0.0134·Cr·Ti-7.402×10^-4·Cr·G-3.323×10^-5·Cr·T)·100

A₁₅＝(-0.000387+0.0169·C+0.00160·Si-0.00455·Mn+0.000672·Cr+0.00280·Ti+0.000129·G-8.468×10^-7·T-0.000146·C·Si+0.00182·C·Mn+0.000274·C·Cr-0.00264·C·Ti-2.917×10^-4·C·G-1.854×10^-5·C·T-8.214×10^-5·Si·Mn-5.464×10^-4·Si·Cr-0.0025·Si·Ti-3.250×10^-5·Si·G-4.375×10^-7·Si·T+0.0000143·Mn·Cr-2.619×10^-4·Mn·T-4.714×10^-5·Mn·G+5.321×10^-6·Mn·T-0.00140·Cr·T-2.393×10^-5·Cr·G-3.214×10^-7·Cr·T)·100。