[发明专利]一种检测20CrMnTi钢组织构成及含量的方法

摘要

一种检测20CrMnTi钢组织构成及含量的方法，属于金属热处理检测方法技术领域，用于快速检测20CrMnTi钢实施淬火工艺后的内部组织构成及相关组织含量。其技术方案是检测得到的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，根据组织含量检测模型，计算出与上述参数相关的距淬火表面9mm和15mm处的各类组织含量，再根据相关组织含量的大小，确定该组织的存在。本发明打破了传统的检测方法，检测快速、准确，对技术人员及时确定20CrMnTi淬火表面以下的组织构成及相关含量，并针对该钢种开展相关的淬火工艺优化具有十分重要的意义。

主权项

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=0.4948×1014·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；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)·100B9＝(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)·100F9＝(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)·100P9＝(‑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)·100A9＝(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)·100B15＝(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)·100F15＝(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)·100P15＝(‑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)·100A15＝(‑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。