本發(fā)明屬于鋼鐵生產(chǎn)，具體涉及一種彈簧鋼殘余奧氏體的測定方法。

背景技術(shù)：

1、彈簧鋼憑借其優(yōu)良的彈性特性和高強度等性能，廣泛應用于傳動彈簧等關(guān)鍵汽車部、制造手術(shù)工具和正畸器具等醫(yī)療器械、航空航天等高端技術(shù)應用領域。

2、殘余奧氏體(residual?austenite)是指在鋼的淬火過程中未能完全轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體而保留下來的奧氏體，它對工業(yè)用鋼的性能有重要影響。殘余奧氏體轉(zhuǎn)變在工業(yè)應用中具有重要的意義，其具體應用主要包括以下幾個方面：(1)提高材料的塑性和韌性：殘余奧氏體的存在可以通過相變誘導塑性(trip)效應顯著改善材料的塑韌性。在鋼的變形過程中，殘余奧氏體會轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，這種相變可以吸收能量，提高材料的塑性和韌性。(2)改善低溫沖擊韌性：在含ni高合金回火馬氏體低溫用鋼中，殘余奧氏體可以大大改善鋼的低溫沖擊韌性。此外，低碳貝氏體鋼中的薄膜狀殘余奧氏體也被認為有利于低溫韌性。(3)提高齒輪的表面接觸疲勞強度：在齒輪制造中，殘余奧氏體的轉(zhuǎn)變可以增加表面層的硬度和殘余壓應力，從而提高齒輪的表面接觸疲勞抗力。(4)提升耐磨性：trip效應對耐磨性的提高也有積極影響，尤其是在trip鋼中，trip效應與殘余奧氏體體積分數(shù)密切相關(guān)，隨著殘余奧氏體體積分數(shù)的增加，trip效應越明顯，綜合力學性能顯著提高。(5)熱處理工藝中的應用：在熱處理過程中，通過控制殘余奧氏體的含量和分布，可以調(diào)整材料的力學性能，如硬度、韌性等。

3、殘余奧氏體的存在雖然降低彈簧鋼的強度但是增加塑-性，適當殘余奧氏體的存在有利于獲得最佳力學性能的匹配(奧氏體本身是一種面心立方結(jié)構(gòu)，相較于體心立方結(jié)構(gòu)的馬氏體，具有更好的塑性和韌性)。但是過量的殘余奧氏體的存在在回火過程中容易引起第一類回火脆性，嚴重影響合金的沖擊韌性(殘余奧氏體分解成脆性碳化物使界面弱化，韌性大幅降低)。而且理論計算也表明，每轉(zhuǎn)變1％的殘余奧氏體，其相對長度尺寸增大約0.01-0.1％數(shù)量級，體積將增大約0.003％，這對于外徑為10mm的彈簧零件，將變化0.003mm，這已經(jīng)是精密工件的尺寸超差的極限。

4、因此，精準控制彈簧鋼中的殘余奧氏體的含量，是保證精密彈簧零件穩(wěn)定性和性能應用的關(guān)鍵技術(shù)。

5、目前測量殘余奧氏體的方法有兩種：一種是金相法(cn?107957420a中碳trip鋼殘余奧氏體的測定方法)，雖然采取了彩色金相區(qū)分鐵素體、馬氏體和殘余奧氏體等多項組織，但是由于樣品表面出現(xiàn)浮凸、凹坑、裂紋等就會影響灰度差或是色差，進而影響殘余奧氏體含量的測定的準確性；另一種是磁性檢測分析法，該方法采取的是通過磁化強度儀測定試樣的飽和磁化強度和標樣飽和磁化強度的方式，利用奧氏體無磁性、馬氏體強磁性的性質(zhì)的機理來測量鋼中殘余奧氏體的體積百分數(shù)方式；此法精度低，而且要求殘余奧氏體含量不超過5％；還有一種是比容法(cn106896124?a一種軸承鋼材料熱處理過程中所對應殘余奧氏體含量的測定方法)，該方法采取的是單位質(zhì)量的體積可用比容(ν＝ρ-1即密度的倒數(shù))來表達，密度通過二次稱重法(阿基米德發(fā))利用高精度天平實現(xiàn)的方式，其主要利用材料熱處理前后體積的變化，定量表征材料的熱處理及相變狀態(tài)的機理來進行測量；需要建立熱處理狀態(tài)和比容工作曲線，雖然精度高，但是無形中增加了測量工作量；最后常見的仲裁方法是x射線衍射法(cn?105445304a鋼中殘余奧氏體含量非對稱衍射測量方法)，此方法按照yb/t5338-2006鋼中殘余奧氏體定量測定x射線衍射儀法標準進行測定，保證測定殘余奧氏體含量的準確性和可靠性。但是，由于射線衍射儀這類的現(xiàn)代大型測試儀器一般只有科研機構(gòu)及高校才有配備，生產(chǎn)企業(yè)鮮有配備，且其購入及維修成本均較高，且操作復雜，需要專業(yè)的技術(shù)人員，且分析測量過程時間長，無法即時的指導生產(chǎn)。

6、因此，對于目前彈簧鋼殘余奧氏體的測定，缺乏一種既能實現(xiàn)精確定了且簡單且易操作的相變分析方法，可以快速有效的指導生產(chǎn)。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的精度低、成本高問題，提供了一種彈簧鋼殘余奧氏體的測定方法。該方法采用膨脹法，利用樣品受熱膨脹，降溫收縮，即利用樣品奧氏體化后降溫過程中僅有馬氏體轉(zhuǎn)變過程(馬氏體形成過程中有膨脹對部分收縮進行抵消)中膨脹量的變化，根據(jù)彈簧鋼特有的參數(shù)測算殘余奧氏體的含量。本發(fā)明易操作，精度高，可以快速指導生產(chǎn)。

2、本發(fā)明解決上述問題的技術(shù)方案為：

3、一種彈簧鋼殘余奧氏體的測定方法，包括如下步驟：

4、將彈簧鋼的線材置入高頻感應裝置內(nèi)，進行以下操作：

5、(1)在高頻感應裝置內(nèi)，用100s-1000s將兩個成分、尺寸相同的彈簧鋼線材升溫至800℃-950℃，在此溫度下保溫15～30min至樣品完全奧氏體化；

6、所述的彈簧鋼具體為60si2mn、65mn或含錳元素的彈簧鋼。

7、(2)將其中一個線材通過極速速降溫至室溫，得到冷速為2-5s(極限冷速)，得到彈簧鋼在2-5s下的連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變曲線圖；從圖中得到，線性膨脹值與室溫的線性膨脹值的差值△l1；

8、(3)得到彈簧鋼在18s-110s下的連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變曲線圖，從圖中得到線性膨脹值與室溫的線性膨脹值的差值△l2；

9、注：冷速第二條任選速度即可，且滿足只能有奧氏體向馬氏體轉(zhuǎn)變，但是不能有珠光體生成，也就是在臨界冷速之前的都可以。

10、步驟(2)、步驟(3)中的彈簧鋼的膨脹曲線圖為通過中華人民共和國黑色冶金行業(yè)標準yb/t?5128-2018鋼的連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變曲線圖的測定(膨脹)法得到。

11、所述的高頻感應裝置為formastor高頻感應裝置；

12、所述的彈簧鋼鋼線材的直徑為2～5mm，長度8～14mm。

13、(4)將得到的△l1、△l2帶入到公式(8)中，得到熱處理工藝后的殘余奧氏體轉(zhuǎn)變含量：

14、

15、本發(fā)明的實質(zhì)性特點為：

16、本發(fā)明采用膨脹法，避免了當前技術(shù)中化學法的化學危害和環(huán)保壓力，抗拉強度的重力危險和效率低下、x射線其實有輻射和高成本，金相法有假象誤差等局限；

17、其機理為：

18、(1)由于樣品奧氏體化后降溫過程中僅有馬氏體轉(zhuǎn)變過程，不能有其他轉(zhuǎn)變，奧氏體冷卻過程中形成馬氏體和殘余奧氏體(ra+rm＝1)，這樣方便后續(xù)計算殘余奧氏體的量；如果有其他轉(zhuǎn)變，計算方法難度就加大了?？刂七@個只有馬氏體轉(zhuǎn)變是通過控制冷卻速度，也就是小于臨界冷卻速度就可以實現(xiàn)。

19、(2)含碳量大于0.6％，也就是有mf(奧氏體向馬氏體轉(zhuǎn)變的結(jié)束溫度)：奧氏體向馬氏體轉(zhuǎn)變過程中是先生成馬氏體，剩下的就是殘余奧氏體。如果過沒有mf，馬氏體轉(zhuǎn)變沒有結(jié)束，馬氏體轉(zhuǎn)變不完全，剩下的組織不僅僅是殘余奧氏體，還有未轉(zhuǎn)變的馬氏體。

20、(3)極速冷卻：下述方法步驟“(2)將其中一個線材通過極速速降溫至室溫，得到冷速為5s(極限冷速)的膨脹曲線；”該冷卻速度下得到的殘余奧氏體為1％(剛可以檢測到的指標)，對于后邊公式帶入具有簡化作用。

21、本發(fā)明的有益效果為：

22、本發(fā)明巧妙的利用彈簧鋼獨有的特性(mf點：馬氏體轉(zhuǎn)變完全)、通過控制冷速(僅有馬氏體轉(zhuǎn)變)、極速冷卻(百分之1殘余奧氏體膨脹量的測算)，巧妙的計算出殘余奧氏體量的轉(zhuǎn)變，避免了通用仲裁方法x射線衍射法的弊端(周期長，操作復雜，輻射風險)，但是到達相同的測試效果，經(jīng)測試表明精度達到1％。該方法不僅操作簡單，易于計算，半個小時即可測試出結(jié)果，更符合節(jié)能減排的效果。