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一种低硫含锰钢中宏观夹杂物分析方法发明专利

更新时间:2024-07-01
一种低硫含锰钢中宏观夹杂物分析方法发明专利 专利申请类型:发明专利;
地区:广东-韶关;
源自:韶关高价值专利检索信息库;

专利名称:一种低硫含锰钢中宏观夹杂物分析方法

专利类型:发明专利

专利申请号:CN202111451665.0

专利申请(专利权)人:宝武杰富意特殊钢有限公司
权利人地址:广东省韶关市曲江区马坝镇韶钢特棒厂内

专利发明(设计)人:何健楠,熊泽舜,何永杰,陈远生,喻韶曲,曾学文,杨雄强,李华强,廖卓文,王银国,廖美华,董凤奎

专利摘要:本发明钢材检测领域,具体涉及一种低硫含锰钢中宏观夹杂物分析方法,所述钢中含有0.3~0.6wt%的C、0.01~0.035wt%的S、0.3~1.0wt%的Mn,Mn:S的含量比例≥36;所述方法包括:对磨制、抛光后的试样进行淬火处理,其中,以8~12℃/s速率升温至AC3+55℃~AC3+65℃,保温50min~70min,水冷;试样折断后,采用激光共聚焦显微镜对断口上的宏观夹杂物进行分析,获得夹杂物在钢材中的3D分布及形貌。本方法避免了由于常规断口折断方式所导致宏观夹杂物显示不齐全的问题,保证了断口高低整个区域形貌全部采集成像,实现了对各种结构宏观夹杂物形貌的呈现,而且本方法,不需多次研磨制样,有效提高了检测效率。

主权利要求:
1.一种低硫含锰钢中宏观夹杂物分析方法,所述钢中含有0.3 0.6wt%的C、0.01~ ~
0.035wt%的S、0.3 1.0wt%的Mn,Mn:S的含量比例≥36;所述分析方法包括以下步骤:~
1)在钢中宏观夹杂物位置处,以垂直于钢材轧制方向进行切断,获得包含宏观夹杂物的试样;
2)对试样横截面进行磨制、抛光,直至可观察到宏观夹杂物;
3)对试样进行淬火处理,其中,以8 12℃/s速率升温,使钢材在奥氏体化过程中,奥氏~体不均匀长大,加速晶粒长大,并形成弯曲晶界,提高晶界活性,且宏观夹杂物的形貌和尺寸不发生分裂变化,以利于淬火开裂过程控制;升温至AC3+55℃~AC3+65℃,保温50min~
70min,水冷;其中,通过采用高的淬火保温温度以促使试样发生奥氏体化的过热现象,并促使钢材在宏观夹杂物处形成晶间氧化并造成晶界弱化,以及增加晶界上的硫化物、钢基体中硫化物与基体之间受热胀冷缩的影响,由此在硫化物与基体间产生内应力,减弱硫化物与基体的结合力,并增大夹杂物的开裂倾向,最终形成以宏观夹杂物为起始点向两侧分布的裂纹,将沿轧制方向分布的整个宏观夹杂物形貌全部呈现出来;
4)以试样上宏观夹杂物的位置为中心点,截取一块含宏观夹杂物的薄片试样;
5)将薄片试样折断,获得包含宏观夹杂物的断口,并进行清洗;
6)采用激光共聚焦显微镜对断口上的宏观夹杂物进行分析,获得夹杂物在钢材中的3D分布及形貌;
所述步骤6)中,采用激光共聚焦显微镜对断口上的宏观夹杂物进行分析时,激光强度选择4.0% 6.0%,观察倍数采用25倍 100倍;
~ ~
所述步骤6)中,采用激光共聚焦显微镜对断口上的宏观夹杂物进行分析时,主增益选择240V 280V,扫查起始位置设置‑300μm 900μm、扫查间隔为1μm 2μm;
~ ~ ~
所述步骤3)中,水冷的冷却速率为200‑220℃/s。
2.如权利要求1所述的分析方法,其中,所述步骤1)中,采用水浸超声探伤设备以确定钢中宏观夹杂物的位置。
3.如权利要求1所述的分析方法,其中,所述步骤3)中,淬火处理时的升温速率为9 11℃/s。
~
4.如权利要求1所述的分析方法,其中,所述步骤3)中,淬火处理时的保温温度为AC3+58℃~AC3+62℃。
5.如权利要求1所述的分析方法,其中,所述步骤2)中,对试样横截面以0.05 015mm递进进行磨制、抛光。
~
6.如权利要求1所述的分析方法,其中,所述步骤4)中,薄片试样的具体截取步骤为:在试样上以宏观夹杂物位置为中心点,在两侧划定2条平行线,沿平行线截取厚度为4 6mm的薄片试样。
~
7.如权利要求1中所述的分析方法,其中,所述步骤5)中,采用超声波清洗仪进行清洗,清洗时间为150 200s。
~ 说明书 : 一种低硫含锰钢中宏观夹杂物分析方法技术领域[0001] 本发明属于钢材检测领域,具体涉及一种低硫含锰钢中宏观夹杂物分析方法。背景技术[0002] 钢中非金属夹杂物是钢中夹带的各种非金属物质颗粒的统称。钢中含有氧、氮、硫等元素,它们在钢中的溶解度在高温下高,而在室温下溶解度很低,在钢冷却和凝固时析出并同铁和其它金属等结合成为各种化合物,称为非金属的夹杂物。除此以外,炉渣、耐火材料、泥沙等外来物质也可能混入钢中形成非金属夹杂物。一般说非金属夹杂物对钢的力学性能、物理性能和化学性能都有相当大的危害。用通俗的话来说,含夹杂物多的钢是“脏”的,纯净的钢所含有的夹杂物很少。然而纯净钢是一个相对的概念,钢的洁净与否和它的用途有关,也和夹杂物的形状、颗粒大小和可塑性等有关,一般来说,数量虽少但颗粒较大的夹杂物往往比数量较多但尺寸细小的夹杂物危害更大;形状不规则的比球形的夹杂物危害大。由于需要而对于精密的细小零件,表面上的微小夹杂物也有很大的害处。[0003] 对于含硫易切削钢来说,由于钢中需要适当的硫化物夹杂来提升钢材的切削性能,以利于零件加工,其夹杂物的形貌及分布成为评定该钢质量的一个重要指标。因而,提供一种针对含硫钢、可分析其夹杂物形貌及分布的方法,就尤为重要。[0004] 钢中非金属夹杂物根据尺寸大小可分为微观夹杂物和宏观夹杂物,其中宏观夹杂物对含硫钢性能的影响更大。现有针对宏观夹杂物的检测主要通过发蓝断口法、塔形发纹法和超声探伤检测法,其中发蓝断口法、塔形发纹法因为取样的随机性,检出宏观夹杂物的概率低,超声探伤检测法只能检测出存在缺陷,无法辨识出缺陷是否为宏观夹杂物、以及缺陷形态和分布。[0005] CN112305192A提供了一种钢材中宏观夹杂物的检测方法,首先通过对钢材进行探伤,定位钢中的宏观缺陷,将试样在宏观夹杂物位置沿第一方向第一次剖开,确定夹杂物位置后,对夹杂物进行沿第二方向第二次剖开,对剖开面进行精确研磨制得金相后,采用扫描电镜或金相显微镜观察宏观夹杂物的形貌。由于试样观测面是接近镜面的平面,观察到的夹杂物状态都是二维结构,对于球状、块状等独立个体夹杂物,尚可看到夹杂物的一个剖面,但对于簇群状的夹杂物则很难反映出其真实形态,另外该检测方法在检测过程中,需要多次对钢材进行研磨、制样,耗时长,检测效率低。[0006] CN111272796A提供了一种钢中硫化物夹杂的检测方法,通过对试样进行调质热处理后,以增加钢的脆性,实现易打断,由此获得韧性断口,使用扫描电镜直接对断口中的硫化物夹杂立体形貌和成分进行检测;该方法不适用于宏观夹杂物的分析,在对试样进行打断时,无法保证试验开裂是沿宏观夹杂物处开裂,易出现宏观夹杂物显示不齐全的问题。[0007] 因此,亟需一种可分析钢材宏观夹杂物形貌及分布的方法,对钢材中的宏观夹杂物进行形貌及分析分析。[0008] 从以上分析可以看出,现有含硫钢宏观夹杂物分析方法存在着宏观夹杂物显示不齐全、对于复杂结构的夹杂物很难反映出其真实形态以及检测耗时长、效率低等问题。发明内容[0009] 针对上述问题,本发明提供了一种针对低硫含锰钢的宏观夹杂物分析方法,该方法消除了传统检测方法的取样随机性、检出宏观夹杂物的概率低、无法辨识等缺陷,克服了现有含硫钢宏观夹杂物分析方法存在着宏观夹杂物显示不齐全、对于复杂结构的夹杂物很难反映出其真实形态以及检测耗时长、效率低等问题。[0010] 为了实现上述目的,本发明提供了一种低硫含锰钢中宏观夹杂物分析方法,所述钢中含有0.3~0.6wt%的C、0.01~0.035wt%的S、0.3~1.0wt%的Mn,Mn:S的含量比例≥36;所述分析方法包括以下步骤:[0011] 1)在钢中宏观夹杂物位置处,以垂直于钢材轧制方向进行切断,获得包含宏观夹杂物的试样;[0012] 2)对试样横截面进行磨制、抛光,直至可观察到宏观夹杂物;[0013] 3)对试样进行淬火处理,其中,以8~12℃/s速率升温至AC3+55℃~AC3+65℃,保温50min~70min,水冷;[0014] 4)以试样上宏观夹杂物的位置为中心点,截取一块含宏观夹杂物的薄片试样;[0015] 5)将薄片试样折断,获得包含宏观夹杂物的断口,并进行清洗;[0016] 6)采用激光共聚焦显微镜对断口上的宏观夹杂物进行分析,获得夹杂物在钢材中的3D分布及形貌。[0017] 在一些实施方式中,步骤1)中,采用水浸超声探伤设备以确定钢中宏观夹杂物的位置。[0018] 在一些实施方式中,步骤6)中,采用激光共聚焦显微镜对断口上的宏观夹杂物进行分析时,激光强度选择4.0%~6.0%,观察倍数采用25倍~100倍。[0019] 在一些实施方式中,步骤6)中,采用激光共聚焦显微镜对断口上的宏观夹杂物进行分析时,主增益选择240V~280V,扫查起始位置设置‑300μm~900μm、扫查间隔为1μm~2μm。[0020] 在一些实施方式中,步骤3)中,淬火处理时的升温速率为9~11℃/s。[0021] 在一些实施方式中,步骤3)中,淬火处理时的保温温度为AC3+58℃~AC3+62℃。[0022] 在一些实施方式中,步骤3)中,水冷的冷却速率为200‑220℃/s。[0023] 在一些实施方式中,步骤2)中,对试样横截面以0.05~015mm递进进行磨制、抛光。[0024] 在一些实施方式中,步骤4)中,薄片试样的具体截取步骤为:在试样上以宏观夹杂物位置为中心点,在两侧划定2条平行线,沿平行线截取厚度为4~6mm的薄片试样。[0025] 在一些实施方式中,步骤5)中,采用超声波清洗仪进行清洗,清洗时间为150~200s。[0026] 本发明相较于现有技术,具有以下效果:[0027] 本发明通过上述技术方案,尤其是对淬火过程中工艺参数控制,通过控制升温速率,保证了硫化物夹杂的形貌和尺寸几乎不发生分裂变化,有利于淬火开裂过程控制;通过控制淬火温度,减弱硫化物与基体的的结合力、增大开裂倾向,使得在晶界处产生裂纹,最终形成以宏观夹杂物为起始点向两侧分布的裂纹,最终将沿轧制方向分布的整个宏观夹杂物形貌全部显露出来,避免了由于常规断口折断方式所导致宏观夹杂物显示不齐全的问题。[0028] 本发明通过上述技术方案,尤其是采用激光共聚焦显微镜对断口上的宏观夹杂物进行分析,可有效对复杂结构的夹杂物,如簇群状的夹杂物的真实形态进行分析;在优选方案中,通过对激光强度、主增益等参数的控制,避免了因试样断口高低落差大所导致的凹陷区域成像不清晰、易出现噪点和异常高峰形貌等问题,保证了断口高低整个区域形貌全部采集成像,实现了对各种结构宏观夹杂物形貌的呈现。[0029] 本发明的方法,不需多次研磨制样,有效提高了检测效率;通过本方法,可对低硫含锰钢的宏观夹杂物进行3D分布及形貌分析,研究宏观夹杂物的产生机理、环节,以及宏观夹杂物在钢材轧制/加工过程中的变化,支撑钢材质量改善及提升。附图说明[0030] 图1为本发明淬火过热后宏观夹杂物处晶界氧化的图片;[0031] 图2为本发明淬火处理后宏观夹杂物处晶界产生裂纹的图片;[0032] 图3为常规折断时断口的形貌图;[0033] 图4为激光共聚焦显微镜对断口上的宏观夹杂物进行分析的形貌图;[0034] 图5为实施例1抛光后夹杂物位置标识图;[0035] 图6为实施例1淬火后试样开裂形貌图;[0036] 图7为实施例1试样断口上的宏观夹杂物进行分析的形貌图;[0037] 图8为实施例2抛光后夹杂物位置标识图;[0038] 图9为实施例2试样断口上的宏观夹杂物进行分析的形貌图;[0039] 图10为实施例3抛光后夹杂物位置标识图;[0040] 图11为实施例3试样断口上的宏观夹杂物进行分析的形貌图;[0041] 图12为实施例4试样断口上的宏观夹杂物进行分析的形貌图;[0042] 图13为实施例5试样断口上的宏观夹杂物进行分析的形貌图;[0043] 图14为对比例1淬火后试样形貌图;[0044] 图15为对比例2淬火后试样开裂形貌图;[0045] 图16为对比例3淬火后试样开裂形貌图;[0046] 图17为对比例3淬火处理后宏观夹杂物处晶界产生裂纹的图片。具体实施方式[0047] 在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值,这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说,各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间,以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围,这些数值范围应被视为在本文中具体公开。[0048] 本发明提供了一种低硫含锰钢中宏观夹杂物分析方法,该方法适用于钢中含有0.3~0.6wt%(例如0.35wt%、0.4wt%、0.45wt%、0.50wt%或0.55wt%等)的C、0.01~0.035wt%(例如0.015wt%、0.02wt%、0.025wt%或0.03wt%等)的S、0.3~1.0wt%(例如0.4wt%、0.5wt%、0.6wt%、0.7wt%、0.8wt%或0.9wt%等)的Mn、Mn:S的含量比例≥36(例如37、38、39、40、41、42、43、44、45、48、49、50、52、55、58、60、63、65、67或70等)的低硫中碳含锰钢。[0049] 所述分析方法包括以下步骤:[0050] 1)在钢中宏观夹杂物位置处,以垂直于钢材轧制方向进行切断,获得包含宏观夹杂物的试样;[0051] 2)对试样横截面进行磨制、抛光,直至可观察到宏观夹杂物;[0052] 3)对试样进行淬火处理,其中,以8~12℃/s(例如8.5℃/s、9℃/s、9.5℃/s、10℃/s、10.5℃/s、11℃/s或11.5℃/s等)速率升温至AC3+55℃~AC3+65℃(例如AC3+56℃、AC3+57℃、AC3+58℃、AC3+59℃、AC3+60℃、AC3+61℃、AC3+62℃、AC3+63℃或AC3+64℃等),保温50min~70min(例如52min、55min、57min、59min、60min、62min、64min、66min或68min等),水冷;[0053] 4)以试样上宏观夹杂物的位置为中心点,截取一块含宏观夹杂物的薄片试样;[0054] 5)将薄片试样折断,获得包含宏观夹杂物的断口,并进行清洗;[0055] 6)采用激光共聚焦显微镜对断口上的宏观夹杂物进行分析,获得夹杂物在钢材中的3D分布及形貌。[0056] 本发明人在实验过程中发现,本方法适用于低硫含锰钢;钢中硫化物在钢凝固时会沿晶界析出,由于硫化物与钢基体的膨胀量和冷却收缩量变化,在本方法的淬火热处理过程中,硫化物的存在会与基体间产生内应力、减弱硫化物的结合力、增大开裂倾向。而钢中所含硫元素的含量影响着晶界上分布的硫化物夹杂含量,其对宏观夹杂物形貌分析的影响尤为明显,因硫元素为易偏析元素,硫元素过高易形成元素偏析及形成大尺寸硫化物,在淬火过程中会增加偏析区硫化物与基体间产生内应力,增大开裂倾向不确定性,因而,本方法优选钢中S含量为0.01~0.035wt%,优选0.02~0.03wt%,进一步优选0.024~0.026wt%。[0057] 进一步地,本发明适用的低硫含锰钢中,优选Mn:S的含量比例≥36,通过锰硫含量比例的控制,有助于在淬火热处理过程中控制宏观夹杂物硫化的形态和整体尺寸,防止开裂倾向的不确定性。[0058] 在一些实施方式中,步骤1)中,优选采用水浸超声探伤设备以确定钢中宏观夹杂物的位置;在确位过程中,通过水浸超声探伤设备对钢材中的宏观夹杂物进行定位标识,标识以宏观夹杂物显示的端部为基准点,并标注宏观夹杂物的深度,由此可实现对宏观夹杂物进行精确定位,进而更有利于后续切断操作的进行。[0059] 在一些实施方式中,步骤1)中,所获试样的厚度需包含整个宏观夹杂物,以使得宏观夹杂物的形态可整体呈现;可以理解的是,试样厚度也不可过厚,否则会给后续试样的截取增加难度,优选试样厚度不超过15mm。[0060] 本领域技术人员可以自由选择所述切断的方式,只要能实现切断即可。例如:热锯、冷锯、剪切等。[0061] 在一些实施方式中,步骤2)中,优选对试样横截面以0.05~015mm(例如0.06mm、0.07mm、0.08mm、0.09mm、0.10mm、0.11mm、0.12mm、0.13mm或0.14mm等)递进进行磨制、抛光,直至找到宏观夹杂物为止,其中递进幅度不可过大,以防对夹杂物造成磨损,影响后续形态观察。[0062] 发明人在实验过程中发现,配合本发明Mn、S含量的钢材,在较高的保温温度下,以较高的升温速率可使钢材在奥氏体化过程中,奥氏体不均匀长大,有利于加速晶粒长大,并形成弯曲晶界,提高晶界活性;而且在该较高升温速率下,宏观硫化物夹杂的形貌和尺寸几乎不发生分裂变化,有利于淬火开裂过程控制;但升温速率不可过高,否则会导致均匀奥氏体化温度也不断升高,优选升温速率8~12℃/s,进一步优选为9~11℃/s,更优选为9.5~10.5℃/s。[0063] 在本发明中,通过采用高的淬火保温温度可促使试样发生奥氏体化的过热现象,进一步地,如图1所示,可促使钢材在宏观夹杂物处形成晶间氧化并造成晶界弱化,以及增加晶界上的硫化物、钢基体中硫化物与基体之间受热胀冷缩的影响,由此在硫化物与基体间产生内应力,减弱硫化物与基体的的结合力,并增大夹杂物的开裂倾向(图2示出了淬火过程中在晶界处产生裂纹),最终形成以宏观夹杂物为起始点向两侧分布的裂纹,将沿轧制方向分布的整个宏观夹杂物形貌全部呈现出来;避免了由于常规的断口折断方式,由于折断时未沿宏观夹杂物处开裂,导致宏观夹杂物显示不齐全的问题;图3示出了采用常规折断时断口的形貌。但淬火保温温度不可过高,否则会导致均匀奥氏体化温度也不断升高,试样奥氏体化的过热现象不明显;本发明优选淬火保温温度为AC3+58℃~AC3+62℃,进一步优选为AC3+59℃~AC3+61℃。[0064] 在一些实施方式中,步骤3)中,本发明优选水冷的冷却速率为200‑220℃/s(例如205℃/s、208℃/s、210℃/s、214℃/s、216℃/s或218℃/s等);在该冷速下,有利于试样以宏观夹杂物为起始点向两侧开裂。[0065] 在一些实施方式中,步骤4)中,在截取薄片试样时,优选地,以宏观夹杂物位置为中心点,在两侧划定2条平行线,通过锯切等方式,截取得到包含宏观夹杂物的薄片试样;试样因经淬火处理,整个宏观夹杂物处已开裂,试样只有部分区域实体连接;可以理解的是,试样厚度不宜过薄,防止宏观夹杂物分布不规则,因加工因素导致宏观夹杂物被切除,优选薄片试样的厚度为4~6mm。[0066] 在一些实施方式中,步骤5)中,优选地,针对断口,采用超声波清洗仪进行清洗,以去除断口上的污染物的,优选清洗时间为150~200s(例如160s、170s、180s或190s)等。[0067] 在一些实施方式中,步骤6)中,由于试样断口高低落差大,在采用激光共聚焦显微镜对断口上的宏观夹杂物进行分析,优选地,激光强度选择4.0%~6.0%,以将凹陷区域成像清晰。若强度过低,会导致分析图像图片过暗;若强度过高,会出现分析图像时图片噪点过多,导致图片部分区域呈现高峰,如图4下侧所示,影响图像质量。[0068] 在一些实施方式中,步骤6)中,在采用激光共聚焦显微镜进行观察时,优选地,观察倍数为25倍~100倍(例如30倍、40倍、50倍、60倍、70倍、80倍或90倍等);若倍数过高,观察的区域过小,无法观察整体形貌;若倍数过低,无法保证形貌观察清晰。[0069] 在一些实施方式中,步骤6)中,在采用激光共聚焦显微镜进行观察时,优选地,以上述激光强度为基础,主增益选择240V~280V(例如250V、260V或270V等),主增益不可过高,以防止断口采集时出现噪点、造成形貌出现异常高峰;优选地,根据断口的高低落差,扫查起始位置设置为‑300μm~900μm、扫查间隔为1μm~2μm,以保证断口高低整个区域形貌全部采集成像,避免未扫查到部分断口中过于下凹的区域,形成如图4上侧所示的空白区域。[0070] 下面结合实施例对本发明进行更详细的阐述。[0071] 实施例1[0072] 直径为70mm的圆钢,钢中含有0.4wt%的C、0.025wt%的S、0.95wt%的Mn,Mn:S的含量比例为38;所述分析方法包括以下步骤:[0073] 1)采用水浸超声探伤设备以确定钢中宏观夹杂物的位置,在宏观夹杂物位置处,以垂直于钢材轧制方向进行切断,获得包含宏观夹杂物、厚度为15mm试样;[0074] 2)对试样横截面以0.1mm进行磨制、抛光,直至可观察到宏观夹杂物,并进行标识,抛光后试样如图5所示;[0075] 3)对试样进行淬火处理,其中,以10℃/s速率升温至930℃(AC3+60℃),保温60min,以210℃/s速率进行水冷,淬火后试样如图6所示,从图6可以看出,在宏观夹杂物处,形成以宏观夹杂物为中心的裂纹;[0076] 4)以试样上宏观夹杂物的位置为中心点,相向两侧偏移2.5mm划定2条平行线,沿平行线截取厚度为5mm的薄片试样;[0077] 5)将薄片试样折断,获得包含宏观夹杂物的断口,并超声波清洗仪器进行清洗180s;[0078] 6)采用激光共聚焦显微镜对断口上的宏观夹杂物进行分析,设备观察倍数采用50倍、激光强度设置5.0%、主增益选择263V、扫查起始位置设置‑117μm~812μm、扫查间隔为1.1μm,获得如图7所示的夹杂物在钢材中的3D形貌及分布图。从图7可以看出,图中偏中心处显示为黄色的宏观夹杂物,近似直线分布、端部较高、沿轧制方向逐步降低、且中部部分区域夹杂物显著减少。[0079] 实施例2[0080] 直径为70mm的圆钢,钢中含有0.3wt%的C、0.02wt%的S、1.0wt%的Mn,Mn:S的含量比例为50;所述分析方法包括以下步骤:[0081] 1)采用水浸超声探伤设备以确定钢中宏观夹杂物的位置,在宏观夹杂物位置处,以垂直于钢材轧制方向进行切断,获得包含宏观夹杂物、厚度为20mm试样;[0082] 2)对试样横截面以0.15mm进行磨制、抛光,直至可观察到宏观夹杂物,并进行标识,抛光后试样如图8所示;[0083] 3)对试样进行淬火处理,其中,以12℃/s速率升温至960℃(AC3+55℃),保温50min,以205℃/s速率进行水冷;[0084] 4)以试样上宏观夹杂物的位置为中心点,相向两侧偏移2mm划定2条平行线,沿平行线截取厚度为4mm的薄片试样;[0085] 5)将薄片试样折断,获得包含宏观夹杂物的断口,并超声波清洗仪器进行清洗150s;[0086] 6)采用激光共聚焦显微镜对断口上的宏观夹杂物进行分析,设备观察倍数采用25倍、激光强度设置4.0%、主增益选择240V、扫查起始位置设置‑236μm~768μm、扫查间隔为1μm,获得如图9所示的夹杂物在钢材中的3D形貌及分布图。从图9可以看出,宏观夹杂物近似直线分布,分布集中在端部,从端部向末端尺寸、大小逐渐减少。[0087] 实施例3[0088] 直径为70mm的圆钢,钢中含有0.6wt%的C、0.01wt%的S、0.4wt%的Mn,Mn:S的含量比例为40;所述分析方法包括以下步骤:[0089] 1)采用水浸超声探伤设备以确定钢中宏观夹杂物的位置,在宏观夹杂物位置处,以垂直于钢材轧制方向进行切断,获得包含宏观夹杂物、厚度为20mm试样;[0090] 2)对试样横截面以0.05mm进行磨制、抛光,直至可观察到宏观夹杂物,并进行标识,抛光后试样如图10所示;[0091] 3)对试样进行淬火处理,其中,以8℃/s速率升温至903℃(AC3+58℃),保温70min,以215℃/s速率进行水冷;[0092] 4)以试样上宏观夹杂物的位置为中心点,相向两侧偏移3mm划定2条平行线,沿平行线截取厚度为6mm的薄片试样;[0093] 5)将薄片试样折断,获得包含宏观夹杂物的断口,并超声波清洗仪器进行清洗200s;[0094] 6)采用激光共聚焦显微镜对断口上的宏观夹杂物进行分析,设备观察倍数采用80倍、激光强度设置6.0%、主增益选择280V、扫查起始位置设置‑196μm~930μm、扫查间隔为2μm,获得如图11所示的夹杂物在钢材中的3D形貌及分布图。从图11可以看出,宏观夹杂物近似直线状、呈现中间高、两侧低的形态分布。[0095] 实施例4[0096] 按照实施例1的方法进行,不同的是,步骤6)中,激光强度选择8.0%。获得如图12所示的夹杂物在钢材中的3D形貌及分布图。从图12可以看出,图片部分区域呈现高峰、少量空白区域,影响了图像质量。[0097] 实施例5[0098] 按照实施例1的方法进行,不同的是,步骤6)中,主增益选择300V。获得如图13所示的夹杂物在钢材中的3D形貌及分布图。从图13可以看出,图片部分区域出现了异常高峰、大量空白区域,影响了图像质量。[0099] 对比例1[0100] 采用与实施例1同一批次钢材,按照实施例1的方法进行,不同的是,步骤3)中,淬火处理的保温温度为AC3+50℃。[0101] 从图14可以看出,试样淬火后未开裂。[0102] 对比例2[0103] 采用与实施例1同一批次钢材,按照实施例1的方法进行,不同的是,步骤3)中,淬火处理的保温温度为AC3+70℃。[0104] 从图15可以看出,试样淬火后裂纹呈倒“T”字分布,未能沿宏观夹杂物处开裂。[0105] 对比例3[0106] 直径为70mm的圆钢,钢中含有0.4wt%的C、0.008wt%的S、1.5wt%的Mn,Mn:S的含量比例为37.5,按照实施例1的方法进行。[0107] 从图16、图17可以看出,经步骤3)淬火处理后,发现试样呈近似“十”字开裂,未能沿宏观夹杂物处开裂。[0108] 以上仅为本申请的具体实施例而已,并不用于限制本申请,对于本领域的技术人员来说,本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本申请的保护范围之内。

专利地区:广东

专利申请日期:2021-12-01

专利公开日期:2024-06-18

专利公告号:CN114152620B

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