專利名稱：一種表征高碳鋼盤條中心偏析的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種精確評(píng)價(jià)熱軋高碳鋼盤條中心偏析的方法，特別適用于評(píng)價(jià)對中心偏析要求較高的鋼種，屬于金屬分析表征領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前，評(píng)價(jià)含碳量高于O.60wt%熱軋盤條中心偏析的方法，一般是將腐蝕后宏觀形貌與標(biāo)準(zhǔn)圖譜對照評(píng)級(jí)。該方法受制樣人員、制樣水平、腐蝕程度影響較大。不同的人員制樣，得出的結(jié)果可能偏差0.5 I個(gè)級(jí)別；即便是同一人員在同樣的條件下制樣，腐蝕的程度不一樣，評(píng)級(jí)的結(jié)果也會(huì)相差O. 5 I個(gè)級(jí)別。雖然該方法簡便，直觀，但是無法定量給出偏析比，只能模糊的定一個(gè)偏析的級(jí)別，且結(jié)果波動(dòng)性較大。隨著鋼鐵冶金水平的提高， 中心偏析已經(jīng)控制在相對較低的水平，當(dāng)前籠統(tǒng)的偏析評(píng)級(jí)方法已無法應(yīng)對輕微偏析的表征需求，無法準(zhǔn)確表征不同材料的質(zhì)量高低。因此迫切需要一種能定量、精確地評(píng)價(jià)盤條中心偏析的方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種能定量、精確評(píng)價(jià)珠光體高碳鋼熱軋盤條的碳偏析的方法，特別適用于評(píng)價(jià)對中心偏析要求較高的鋼種。珠光體鋼是由鐵素體和滲碳體兩個(gè)相組成的，無論碳元素是否富集，理論上滲碳體相中碳原子的含量一定，碳原子與鐵原子的比例為I : 3 ;而鐵素體中碳含量會(huì)隨著碳的富集而增加，即在偏析嚴(yán)重的區(qū)域，碳元素在鐵素體中含量會(huì)高于平均含量。為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案本發(fā)明方法明確了測試樣品、取樣位置、測試要求、數(shù)據(jù)處理、偏析結(jié)果定量化，包括以下步驟(I)樣品和取樣位置樣品含碳量大于O. 60wt%，組織為珠光體，由鐵素體和滲碳體兩個(gè)相組成；從盤條中取出針尖狀樣品的位置至少包含一個(gè)偏析嚴(yán)重處和一個(gè)無偏析處；(2)檢測過程和數(shù)據(jù)處理3DAP需同時(shí)測量到鐵素體和滲碳體兩個(gè)相，測試結(jié)果包含的原子數(shù)量大于100萬個(gè)；采用等濃度面分析方法區(qū)分出鐵素體相和滲碳體相，再利用3DAP測量出鐵素體中元素
含量;(3)中心偏析的定量化評(píng)價(jià)珠光體盤條的中心偏析等于盤條偏析嚴(yán)重處鐵素體中碳含量與無偏析處鐵素體中的碳含量之比，對于不存在偏析的盤條，比值接近I ;該比值越大，偏析越嚴(yán)重。進(jìn)一步講，步驟⑴中所述的偏析嚴(yán)重處為盤條中心處；步驟(I)中所述的無偏析處為盤條1/4半徑到3/4半徑之間的某處；步驟(2)中所述的等濃度面分析方法中等濃度面的碳原子濃度選取范圍為5 20at%。
針對以上方法，詳細(xì)解釋說明如下(I)本方法適宜于表征高碳鋼盤條的中心偏析。中心偏析較易發(fā)生在碳含量大于
0.60wt%鋼中。這類鋼的熱軋組織一般為珠光體，由鐵素體和滲碳體兩個(gè)相組成。碳元素固溶在鐵素體中，在碳元素富集的鐵素體中固溶的碳比其他地方高。利用這點(diǎn)，測量不同地方的鐵素體中碳元素的含量，就可以測定碳元素的偏析。(2)從熱軋盤條中選取合適的地方，才能正確的評(píng)價(jià)中心偏析。對于小方坯以及圓坯造成的偏析，最嚴(yán)重的地方發(fā)生在盤條中心處；而在盤條半徑1/4到半徑3/4處，成分比較均勻。取樣至少包括一個(gè)偏析嚴(yán)重的地方和一個(gè)無偏析的地方，即取樣時(shí)包括這兩個(gè)位置則可以正確評(píng)價(jià)中心偏析。(3)實(shí)施3DAP的實(shí)驗(yàn)，檢測到的范圍必須要足夠大，應(yīng)同時(shí)檢測到鐵素體相和滲碳體兩個(gè)相。當(dāng)兩個(gè)相同時(shí)存在時(shí)，才能準(zhǔn)確的在鐵素體中選擇一塊區(qū)域來定量分析元素 的含量。這塊區(qū)域的選取非常重要，若太靠近滲碳體，則會(huì)造成碳含量偏高。檢測到的原子數(shù)越多，代表檢測到的體積越大，越有利于正確選取分析區(qū)域，因此要求檢測到的原子數(shù)應(yīng)大于100萬個(gè)。(4)在(3)的基礎(chǔ)上，利用“等濃度面”的分析方法，區(qū)分出鐵素體相和滲碳體相。根據(jù)不同樣品實(shí)際情況，等濃度面的碳原子濃度可選取范圍為5 20at% ;再在鐵素體中選取分析區(qū)域，用3DAP設(shè)備數(shù)據(jù)分析軟件，分析選定區(qū)域中各元素的含量。(5)盤條偏析嚴(yán)重處鐵素體中碳含量與無偏析處鐵素體中的碳含量之比代表偏析的大小。對于不存在偏析的盤條，成分均勻，這兩個(gè)地方的碳元素接近，比值接近I ;反之，盤條存在嚴(yán)重偏析時(shí)，成分非常不均勻，這兩個(gè)地方碳元素差別非常大，比值也隨之很大，說明偏析越嚴(yán)重。本發(fā)明的有益效果在于可以定量、精確地評(píng)價(jià)高碳鋼熱軋盤條中心偏析。該方法特別適用于評(píng)價(jià)對中心偏析要求較高的鋼種，如含碳量O. 72 O. 92%的簾線鋼和切割鋼絲、碳含量為O. 82 O. 87%的橋梁用鍍鋅鋼絲和鋼絞線。
具體實(shí)施方案下面結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明實(shí)施例I :用本方法表征國內(nèi)某廠Φ5. 5mm 82級(jí)別簾線鋼中心碳偏析簾線鋼用于制造汽車輪胎用鋼簾線。鋼簾線由許多細(xì)小鋼絲合股而成，鋼絲直徑為ΦO. 15 O. 38mm。這些鋼絲都是由Φ5. 5mm簾線鋼盤條經(jīng)過多道次拉拔得到的。盤條偏析嚴(yán)重會(huì)造成拉拔過程斷絲，影響生產(chǎn)效率。表征簾線鋼偏析程度，可以評(píng)價(jià)簾線鋼產(chǎn)品質(zhì)量好壞，為采購和生產(chǎn)提供指導(dǎo)。國內(nèi)某廠簾線鋼在加工成簾線的過程中，由于中心偏析造成合股過程中多次發(fā)生杯錐狀斷裂。利用本發(fā)明的所述方法，表征該82級(jí)別簾線鋼中心偏析，具體步驟和方法如下(I)選用國內(nèi)某廠82級(jí)別簾線鋼盤條，其含碳量為O. 82wt%，組織為90%索氏體+10%珠光體；(2)先將盤條矯直，然后利用線切割從盤條中心和半徑1/2處各取一個(gè)針狀的樣品，樣品尺寸O. 5cmX0. 5cmXl. 5cm，然后用砂紙將其打磨成針尖狀，進(jìn)一步用電解拋光方法將其制備成符合3DAP試驗(yàn)要求的樣品；(3)選取2個(gè)樣品進(jìn)行3DAP的試驗(yàn)，盤條中心和半徑1/2處樣品測試結(jié)果分別包含約440萬個(gè)、1298萬個(gè)原子，測試到的體積大小分別為55nmX 54nmX 75nm，70nmX69nmX96nm,分別包含一個(gè)滲碳體片層和鐵素體區(qū)域；(4)選用碳原子的等濃度面為15at. %，區(qū)分出鐵素體相和滲碳體相，再利用3DAP自帶的數(shù)據(jù)軟件，定量分析得出鐵素體中碳元素含量，其中盤條中心和半徑1/2處碳原子的百分比濃度分別為O. 217at. %、O. 0266at. % ；(5)盤條中心和半徑1/2處碳的原子百分比濃度的比值為8. 16。說明中心和直徑1/2的區(qū)域碳元素含量存在較大差別。以上的分析結(jié)果表明，該82級(jí)別簾線鋼盤條存在嚴(yán)重的中心碳偏析。這和在鋼簾 線廠家反映該盤條中心偏析嚴(yán)重的結(jié)果相一致。實(shí)施例2 用本方法表征日本新日鐵82級(jí)別簾線鋼中心碳偏析樣品取自于國內(nèi)某鋼簾線廠家從日本新日鐵進(jìn)口的盤條，規(guī)格為Φ5. 5mm。該盤條在制造鋼簾線的過程中，合股斷絲率極低，使用性能令人非常滿意。利用本發(fā)明的所述方法，表征其中心碳偏析，具體步驟和方法如下(I)樣品為日本新日鐵82級(jí)別簾線鋼，其含碳量為O. 82wt%，組織為94%索氏體+6%珠光體；(2)先將盤條矯直，然后利用線切割從盤條中心和半徑1/2處各取一個(gè)針狀的樣品，樣品尺寸O. 5cmX0. 5cmXl. 5cm，然后用砂紙將其打磨成針尖狀，進(jìn)一步用電解拋光方法將其制備成符合3DAP試驗(yàn)要求的樣品；(3)選取2個(gè)樣品進(jìn)行3DAP的試驗(yàn)，盤條中心和半徑1/2處樣品測試結(jié)果分別包含約948萬個(gè)、3075萬個(gè)原子，測試到的體積大小分別為54nm X 53nm X 170nm,64nmX63nmX370nm,分別包含一個(gè)滲碳體片層和一個(gè)鐵素體區(qū)域、三個(gè)滲碳體片層和四個(gè)鐵素體區(qū)域；(4)選用碳原子的等濃度面為15at. %，區(qū)分出鐵素體相和滲碳體相，再利用3DAP自帶的數(shù)據(jù)軟件，定量分析得出鐵素體中碳元素含量，其中盤條中心和半徑1/2處碳的原子百分比濃度分別為O. 0339at. %、O. 0343at. % ；(5)盤條中心和半徑1/2處碳的原子百分比濃度比值為0. 988。說明盤條中心和半徑1/2處碳元素含量相近。以上的分析結(jié)果表明，新日鐵82級(jí)別簾線鋼盤條不存在中心碳偏析，這和在鋼簾線廠家反映該盤條在合股過程斷絲率非常低的現(xiàn)象相一致。
權(quán)利要求
1.一種表征高碳鋼盤條中心偏析的方法，其特征在于，該方法包括以下步驟 (1)樣品和取樣位置 樣品含碳量大于O. 60wt%，組織為珠光體，由鐵素體和滲碳體兩個(gè)相組成；從盤條中取出針尖狀樣品的位置至少包含一個(gè)偏析嚴(yán)重處和一個(gè)無偏析處； (2)檢測過程和數(shù)據(jù)處理 3DAP需同時(shí)測量到鐵素體和滲碳體兩個(gè)相，測試結(jié)果包含的原子數(shù)量大于100萬個(gè)；采用等濃度面分析方法區(qū)分出鐵素體相和滲碳體相，再利用3DAP測量出鐵素體中元素含量; (3)中心偏析的定量化評(píng)價(jià) 珠光體盤條的中心偏析等于盤條偏析嚴(yán)重處鐵素體中碳含量與無偏析處鐵素體中的碳含量之比，對于不存在偏析的盤條，比值接近I ;該比值越大，偏析越嚴(yán)重。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的表征高碳鋼盤條中心偏析的方法，其特征在于，步驟(I)中所述的偏析嚴(yán)重處為盤條中心處。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的表征高碳鋼盤條中心偏析的方法，其特征在于，步驟(I)中所述的無偏析處為盤條1/4半徑到3/4半徑之間的某處。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的表征高碳鋼盤條中心偏析的方法，其特征在于，步驟(2)中所述的等濃度面分析方法中等濃度面的碳原子濃度選取范圍為5 20at%。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種表征高碳鋼盤條中心偏析的方法。該方法首先區(qū)分出滲碳體相和鐵素體相，采用3DAP測量高碳鋼盤條不同位置的碳含量，至少包括一個(gè)偏析嚴(yán)重的地方和一個(gè)無偏析的地方，并進(jìn)行比對，可以有效評(píng)價(jià)高碳鋼盤條中心偏析。與傳統(tǒng)方法相比，本發(fā)明可對珠光體高碳鋼熱軋盤條的碳偏析進(jìn)行定量、精確的評(píng)價(jià)，特別適用于評(píng)價(jià)對中心偏析要求較高的鋼種，如含碳量0.72～0.92％的簾線鋼和切割鋼絲、碳含量為0.82～0.87％的橋梁用鍍鋅鋼絲和鋼絞線。
文檔編號(hào)G01N33/20GK102914628SQ20121041895
公開日2013年2月6日 申請日期2012年10月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月26日
發(fā)明者王世芳, 王雷, 麻晗 申請人:江蘇省沙鋼鋼鐵研究院有限公司