[发明专利]测定低碳微合金钢材料中Fe3C溶解量及析出量的方法

说明书

技术领域

本发明属于金属材料检测技术领域，具体是一种内耗法测定低碳微合金钢中Fe₃C溶解量及析出量的方法。

背景技术

Fe₃C 是钢组织中最重要的组成相之一，Fe₃C 的溶解过程是钢铁材料奥氏体行成过程的重要阶段；C在钢铁材料中的存在形式是决定钢材性能的重要因素之一。因此，钢铁材料进行奥氏体化处理时加热温度与保温时间的选择首先需要考虑的是Fe₃C能否充分溶解的问题；在制定回火工艺时C原子能否充分析出也是需要首先考虑的问题，准确测量钢中Fe₃C溶解量、析出量为制定合理的热处理工艺提供理论依据。

现在技术中，钢中Fe₃C溶解量、析出量的检测方法采用的方法一般有金相法、硬度法，但这两种方法均难以准确的定量，且测试所用试样制备复杂，测定过程人为因素容易影响到测试结果。

内耗是一种材料的物理性质，金属材料中不同的缺陷类型，缺陷组态，能表现出丰富的内耗现象。缺陷的运动会引起内耗，反过来，内耗现象的分析又会提供关于材料缺陷的相关信息，得到关于缺陷种类、组态、密度、热力学过程等相关信息。已有少数专利公开了钢铁材料内耗测量方法和装置的改进技术，但将内耗技术直接应用与金属材料研究的国内专利技术尚不多见。钢铁材料在加热过程中出现的内耗峰主要为Snoek峰和Snoek-Koster-Ke(SKK)峰。其中Snoek峰一般出现的温度在20～70℃左右，是由于体心立方中间隙原子扩散引起的内耗。钢铁材料中另一个重要的内耗源是位错，SKK峰出现的位置一般在180～250℃左右，其产生原因是由于形变在位错周围产生了斯诺克气团，因此当位错线受力发生弯曲时，遇到气团所造成的阻力，而当位错运动时，又可使气团中的碳（氮）原子产生重新分布。于是在位错运动的过程中不断地与气团产生交互作用，从而产生内耗。由于SKK峰具有上述机制，所以形变量增大、位错密度增高和间隙原子增多、气团浓度增大都将导致弛豫强度增大，由于SKK峰是位错和溶质原子的交互作用引起的，所以溶质原子对SKK峰的作用比单纯的应力感生有序要大的多。

在钢铁材料中，碳的主要就是以Fe₃C为主要存在形式，Fe₃C中的的C溶解量影响SKK峰强度。 因此，Fe₃C 的溶解量变化将使SKK内耗峰的强弱随之改变，SKK峰的强度随着Fe₃C中的的C溶解量的增多而增强，SKK峰的强度随着Fe₃C中的C析出量的增多而降低。

发明内容

本发明的目的是提供一种内耗法测定低碳微合金钢中Fe₃C溶解量及析出量的方法，该方法通过适当的前热处理工艺，采用内耗技术准确测定钢中 Fe₃C 溶解量和析出量。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

测定低碳微合金钢材料中Fe₃C溶解量及析出量的方法，该方法对于钢铁材料进行预先热处理，通过测定由试样中固溶的C原子含量引起的SKK内耗峰强度的变化，确定 Fe₃C 溶解量和析出量；具体步骤如下：

㈠      待测Fe₃C 溶解量试样的热处理：

第一步：将第一组试样在温度500～700 ℃之间进行200～350分钟回火处理，使试样中的 Fe₃C充分析出；

第二步：在                                                （ 奥氏体转变开始温度）和 （奥氏体转变终了温度）之间取一个温度，将 Fe₃C 已充分析出的各个试样进行不同时间的保温，每个测试试样保温相应时间后迅速在冷水中冷却，使得已经溶解的 Fe₃C 中的C原子能充分固溶到材料中；

㈡      待测 Fe₃C 析出量试样的热处理：

第一步：将第二组试样在高于（奥氏体转变终了温度）15～25℃保温60～100分钟后迅速放入冷水中淬火处理，以保证试样中的C原子充分固溶；

第二步：对各试样在温度500 ℃～690 ℃选择不同温度进行回火处理，保温10分钟后迅速放入冷水中冷却；

㈢采用内耗测试法对经上述热处理工艺处理后的试样进行测量，得到材料内耗-温度曲线；