一种查找钢中超标夹杂物的方法

技术领域

本发明涉及钢铁技术领域，尤其是一种查找钢中超标夹杂物的方法。

背景技术

一直以来，金属材料的应用非常广泛。随着经济建设的发展，用户对钢材的力学性能、内外在质量要求也越来越高，夹杂物水平是衡量钢材产品质量的一项重要指标，夹杂物合格率的高低直接决定企业的经济效益、生产成本和合同兑现率。超标夹杂物查找且定性对现代钢铁企业检验钢铁材料内部质量具有重要意义，其原理是结合探伤定位，利用热处理方法，使得夹杂物在瓷状断口上对比更明显，更易查找，同时避免了金相制样磨料的影响、以及断口清洗剂等的影响，防止误判夹杂物的组成，避免误导工艺参数的更改和优化。

原有夹杂物检测都是采用金相法或者发蓝断口检测，检测结果受磨料、清洗剂的影响，适用于下述两种情况：①金相试样不易查找到超标夹杂物，②发蓝断口、夹杂物严重超标；这两种情况下检测的超标夹杂物往往过大或过小，介于两者之间的不大不小的、中等尺寸的超标夹杂物的检测处于真空地带；而此类中等尺寸的夹杂物在一些要求质量高的产品上要求更高，因此如何查找和确认此类超标夹杂物的成分，对是钢铁材料质量提升具有重要的影响。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种查找钢中超标夹杂物的方法，以有效查找中等尺寸的夹杂物。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案包括下述步骤：（1）将原样进行UT定位，确定超标夹杂物的分布情况，找出定位平面；所述定位平面为缺陷最大费雷特直径所对应的平面；

（2）以定位平面为中心制备试样，试样尺寸满足冲断设备要求，且定位平面所对应的缺陷任一边缘距离试样边缘5～6mm，试样该边缘处为开口处；

（3）在试样的开口处进行开口，所述开口与定位平面位于同一平面；

（4）将试样进行热处理；

（5）采用冲断设备将试样步骤（2）所述开口处冲断，即可检测、分析所述超标夹杂物。

进一步的，所述步骤（1），定位平面为缺陷最大费雷特直径所对应的最大截面积所处的平面。

进一步的，所述步骤（3），开口深度3～4mm。

进一步的，所述步骤（4），亚共析钢热处理温度在AC3＋（40～50）℃，过共析钢热处理温度在AC1＋（50～80）℃，保温时间根据试样的最小厚度以3～3.2min/mm计算，出炉后根据合金的不同选择水淬或油淬。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本发明实现了中等尺寸夹杂物的准确查找，杜绝了原来发蓝断口查找的夹杂物无法测定的情况；同时避免了因金相制样过程抛光膏、研磨粉的污染，而影响夹杂物成分元素的分析准确性的情况，确保了检验结果的准确性，可以观察到夹杂物的立体形态及分布状态，为生产出纯净度更高的钢提供了可靠的数据，为工艺改进指明了方向，从而能有效地提高产品质量，对是钢铁材料质量提升具有重要的意义。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1是本发明所述试样的结构示意图；

图2是本发明实施例1所述16Mn钢中超标夹杂物形貌图；

图3是本发明实施例2所述35SiMn钢中超标夹杂物形貌图；

图4是本发明实施例3所述42CrMo钢中超标夹杂物形貌图。

图中：试样1；定位平面2；夹杂物缺陷3；开口4。

具体实施方式

本查找钢中超标夹杂物的方法包括下述步骤：

（1）将原始试样先进行UT定位（Ultrasonic Testing，超声波检测）定位，采用多向、多面探伤，确定超标夹杂物缺陷的分布情况，找出定位平面；所述定位平面为缺陷最大费雷特直径所对应的平面，最好为缺陷最大费雷特直径所对应的最大截面积所处的平面，即该平面为最大费雷特直径所处的平面、而且是最大费雷特直径所处平面中面积最大的平面；所述原始试样可为铸坯、钢板、棒材等；

（2）图1所示，以定位平面2为中心制备试样1，试样1尺寸满足冲断设备要求，且定位平面2所对应的夹杂物缺陷3任一边缘距离试样1边缘5～6mm，试样1该边缘处定位为开口处；所述定位平面2最好垂直试样长度方向；

（3）图1所示，在试样1的开口处进行开口4，所述开口4与定位平面2位于同一平面；开口4深度3～4mm，以防止缺陷暴露。

（4）将试样打磨后进行热处理；所述打磨是采用砂轮机的试样周边毛刺打磨掉；所述热处理工艺根据试样材质制定；

亚共析钢热处理温度在AC3+(40～50)℃，过共析钢热处理温度在AC1+(50～80)℃，加热时间根据试样的最小厚度以3～3.2min/mm计算，加热时间含均温时间；出炉后根据产品合金含量等选择水淬或油淬，合金含量、碳当量等较高的选择油淬，较低的亚共析钢选择水淬即可；

淬火后的试样进行打磨清洗：先采用砂轮机或者砂纸进行打磨，以清除氧化铁皮；然后采用四氯化碳溶液清洗试样：要求将试样放入装有四氯化碳的试剂中的容器中，然后将容器置入超声波清洗机震荡清洗，震荡清洗期间重复多次更新四氯化碳，最后观察四氯化碳颜色透明的状态方可停止，才保证油等污染物保证清洗干净，以满足冲断后测定和观察夹杂物的分布成分等。

（5）采用冲断设备将试样步骤（3）所述开口处冲断，所述冲断设备采用落锤试验机、弯曲试验机或冲击试验机；最后采用体视显微镜观察断口处夹杂物的分布形态，采集照片，同时进一步采用电镜及能谱仪测定夹杂物成分。

（6）本方法尤其适用于中等尺寸超标夹杂物的定位，所述中等尺寸超标夹杂物的尺寸处于0.5～2.5mm之间。

实施例1：以16Mn圆钢中超标夹杂物查找为例进行说明：

（1）采用上述方法进行UT定位、制备试样、进行开口，试样尺寸为80*12*13mm，在距离缺陷边缘5mm位置开口，开口深度3mm。

（2）采用砂轮机将试样周边毛刺打磨掉，然后根据查找超标夹杂物的产品的材质制定淬火温度；确认热处理制度，选择920℃保温1h出炉水冷搅动，保证试样尽量被淬透；淬火后打磨清洗试样。

（3）采用弯曲试验机将试样开口处冲断，采用体视显微镜观察夹杂物的分布形态，采集照片，同时进一步采用电镜及能谱仪测定夹杂物成分，如图2所示。

实施例2：以35SiMn方钢中超标夹杂物查找为例进行说明：

（1）采用上述方法进行UT定位、制备试样、进行开口，试样尺寸为84*14*14mm，在距离缺陷边缘6mm位置开口，开口深度4mm。

（2）采用砂轮机将试样周边毛刺打磨掉，然后根据查找超标夹杂物的产品的材质制定淬火温度；确认热处理制度，选择900℃保温1h出炉水冷搅动，保证试样尽量被淬透；淬火后打磨清洗试样。

（3）采用冲击试验机将试样开口处冲断，采用体视显微镜观察夹杂物的分布形态，采集照片，同时进一步采用电镜及能谱仪测定夹杂物成分，如图3所示。

实施例3：以GCr15SiMn圆钢中超标夹杂物查找为例进行说明：

（1）采用上述方法进行UT定位、制备试样、进行开口，试样尺寸为82*13*13.5mm，在距离缺陷边缘5.5mm位置开口，开口深度3.5mm。

（2）采用砂轮机将试样周边毛刺打磨掉，然后根据查找超标夹杂物的产品的材质制定淬火温度；确认热处理制度，选择830℃保温50min出炉油冷搅动，保证试样尽量被淬透；淬火后打磨清洗试样。

（3）采用弯曲试验机将试样开口处冲断，采用体视显微镜观察夹杂物的分布形态，采集照片，同时进一步采用电镜及能谱仪测定夹杂物成分，如图4所示。