[发明专利]一种含硫中碳钢大棒材中硫化物形态的检测方法

说明书

本发明公开了一种含硫中碳钢大棒材中硫化物形态的检测方法，在直径140~170mm的含硫中碳钢棒材中取横向试样进行拉伸试验，测量断后伸长率，以判断取样区域中分布最聚集位置的硫化物形态。本发明采用上述检测方法可以不进行金相检验而快速、准确判断取样区域中分布最聚集位置的硫化物形态，为大棒材中硫化物控制水平评价和后续产品性能预测提供依据。采用断后伸长率表征硫化物对材料塑性的影响，相对于利用断面收缩率评价时人为测试误差小，复杂应力状态影响小，本发明的测量更加准确和稳定。

技术领域

本发明涉及金属材料技术领域，是一种含硫中碳钢大棒材中硫化物形态的检测方法，具体涉及一种通过测量横向拉伸试样断后伸长率判断中碳钢大棒材中硫化物形态的检测方法。

背景技术

易切削中碳非调质钢是一种利用硫化物夹杂改善切削效果的钢种，由于具有良好的力学性能和切削性能，广泛用于制备汽车关键零部件。切削加工时，其中的硫化物夹杂会与基体分离产生良好的断屑效果，同时可以润滑刀头，减轻刀具的磨损。因此易切削中碳非调质钢是汽车发动机曲轴等形状复杂、切削加工量大的零部件的理想原料。由于冶炼和凝固工艺不稳定以及控制手段有限，使得国产易切削中碳非调质钢大棒材中硫化物的聚集分布经常呈现不同的形态，对棒材和后续产品的力学性能稳定性与切削性能产生显著影响。因此，快速、准确判断大棒材中硫化物的形态对钢材的夹杂物控制水平评价和后续产品性能预测具有重要意义。

金相法是判断硫化物形态的主要方法。实际检验中受制样水平和检验人员素质等因素限制，多数企业只能参照国标《GB/T 10516-2005钢中非金属夹杂物含量的测定方法》对硫化物的粗细和长度进行评级，无法准确描述硫化物的二维/三维形态，进而无法给技术人员提供足够信息。此外，金相法观察硫化物受取样位置限制，只能观察到截取平面的硫化物形态，难以捕捉到分布最聚集、对性能影响最显著位置的硫化物。

拉伸试验是检测材料强度和塑性的常规手段。钢材在进行质检和交易验收时一般都会进行拉伸试验检测，取样、检测流程规范，检测结果可靠。大棒材中硫化物通常沿轧向分布并被拉长，因此硫化物对轧向力学性能影响不大，但会显著降低材料的横向塑性。横向拉伸时，硫化物与基体受到拉应力而产生分离形成微裂纹。形态的不同硫化物产生的微裂纹长度、形态不同，微裂纹聚合扩展行为也不同，进而造成材料塑性指标产生显著区别。因此，在成分和显微组织相近的前提下，大棒材横向拉伸断后伸长率(A)、断面收缩率(Z)等与取样区域中分布最聚集位置的硫化物形态存在相对稳定的对应关系。断后伸长率反映了拉伸过程中整个塑性变形过程试样长度的改变，测量简单、准确，而断面收缩率更倾向于表征发生颈缩的不均匀塑性变形过程中试样的变化，该阶段应力状态复杂，影响断面收缩率数值的因素很多，此外，拉伸试样断后最小截面积检测的人为误差很大，进一步增大了断面收缩率数值的波动性，因此使用断后伸长率表征硫化物对材料塑性的影响更加准确、稳定。

发明内容

本发明针对碳钢中硫化物的形态检测不稳定，难操作以及采用断面收缩率进行评价数据波动大的问题，提供一种含硫中碳钢大棒材中硫化物形态的检测方法，利用横向拉伸试验测试拉伸断后伸长率，快速、准确判断含硫中碳钢大棒材中取样区域中分布最聚集位置硫化物的形态。

为实现上述目的，本发明提供的技术方案是：

一种含硫中碳钢大棒材中硫化物形态的检测方法，在直径为140～170mm的含硫中碳钢棒材中取试样进行横向拉伸试验，测量断后伸长率，判断取样区域中分布最聚集位置的硫化物形态，所述试样轴向垂直于棒材轧向；其中，试样断后伸长率与取样区域中分布最聚集位置的硫化物形态对应关系包括：

断后伸长率处于12～17％时，硫化物形态为单条硫化物呈长条形，不存在2条以上的长条硫化物近距离平行分布，随单条硫化物长度增大，断后伸长率下降；

断后伸长率处于7～12％时，硫化物形态为单条硫化物呈长条形，存在2条及以上的长条硫化物近距离平行分布，随单条硫化物间距减小以及平行硫化物总长度增大，断后伸长率下降；