一种测量C38+N钢拉伸试样断口面硫化物的方法与流程

本发明属于硫化物的检测方法领域；尤其涉及一种测量c38+n钢拉伸试样断口面硫化物的方法。

背景技术：

汽车用非调质钢c38+n既可以用作制造曲轴的材料,亦可以用来生产发动机的胀断连杆。非调质钢通过微合金化冶金技术、控轧控冷技术可实现高的强韧性匹配度，满足现代汽车工业对材料的使用要求。

c38+n钢硫元素含量要求0.020％-0.035％，由于钢中硫元素含量相对较高，冶炼过程中会形成大量的硫化物，钢中的硫化物割断了基体的连续性而使得材料在车屑加工过程中易断，改善材料切削性能，从而减轻刀具磨损。一般来说,硫含量越高则切削性能越好，但轧制后成条状的硫化物会造成钢韧性指标的各向异性；而硫含量越低，则其力学性能越佳，但钢的切削性能较差。为保证钢材的综合性能，降低钢在不同方向性能指标的差异性，同时提高钢的切削性能，应该使钢中的硫化物具备一定的长宽比，既钢中硫化物夹杂应呈球状或纺锤状存在，这种硫化物夹杂物在钢中存在形式比线条状更有利于钢的切削。钢中不同硫化物的形态对钢件疲劳性能有重大影响，同时硫化物还会影响材料的磁痕检测，增加误判，增加废品率。

c38+n钢硫化物检验现执行gb/t10561-2005《钢中非金属夹杂物含量的测定标准评级图显微检验法》,国家标准中硫化物定义为a类夹杂物(硫化物类)，具有高的延展性，有较宽范围形态比(长度/宽度)的单个灰色夹杂物，一般端部呈圆角。硫化物分为细系和粗细，细系宽度为2um-4um，粗系宽度为＞4um-12um，级别i是按照总长度l带入计算公式ig(i)＝[0.56051g(l)〕一1.179确定。国家标准只根据长度评定视场中硫化物的级别，我们也只能从评定级别中简单判断钢中硫化物长度范围；然而，对于含硫量较高的品种，由于钢中硫化物数量较多，易聚集分布，硫化物形貌复杂，用单一的视场级别评定方法无法准确分析含硫钢硫化物形态及聚集度。

技术实现要素：

为了弥补现有国家标准检验的不足，本发明提供了一种测量c38+n钢拉伸试样断口面硫化物的方法；本发明自行设计建模公式，计算钢中硫化物聚集度。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明涉及一种测量c38+n钢拉伸试样断口面硫化物的方法，所述方法包括如下步骤：

步骤1，建立硫化物聚集度的数学计算公式；

所述公式如下：

d＝p/n*m

其中，d为硫化物聚集度，p为硫化物相交格子数，

n为格子总数，m为放大倍数；

步骤2，蜡盘制作；所述蜡盘厚度在20mm-25mm；

步骤3，夹杂物试样的取样及制备；

步骤4，测量硫化物聚集度。

优选地，步骤2中，所述蜡盘制作的具体步骤为：

在不锈钢容器中，加入工业石蜡，加热到150℃-200℃完全熔化，在容器中加入提前准备的碳化硅粉末搅拌混匀；同时，加热一个铜合金磨盘，把熔化状态的碳化硅石蜡混合物倒入磨盘上，轻轻敲击磨盘底部使混合物中的空气全部排出，待自然冷却。

优选地，步骤2中，所述工业石蜡的加入量为1.5公斤；所述碳化硅粉末的加入量为2公斤，所述碳化硅粉末的规格为：600目，粒径为0.03mm的颗粒。

优选地，步骤3中，所述夹杂物试样的取样及制备的具体步骤为：

(1)取样

在c38+n钢测试横向拉伸性能后的试样上，距断口面15mm位置处切取一只夹杂物试样；

(2)试样制备

第一步，将试样的检验面在60#～80#细砂轮上磨平，将加工痕迹磨去为止，试样磨去深度＞1mm，砂轮磨后的试样用水冲洗干净；

第二步，用自制蜡盘抛磨试样；蜡盘转速400转/min，蜡盘目数在600目，磨制方向与前道工序磨制方向成90°。磨制时，试样在自制蜡盘上来回移动，并适量加水，直至将上一道磨痕磨去为止，用吹风机吹干。

第三步，将用蜡盘磨制后的试样在呢子布抛光盘上使用w3.5(或w1.5)喷雾抛光剂抛光，抛光方向与细磨方向成90°；同时，要注意防止试样表面出现麻点，用吹风机吹干。

第四步，将试样用标乐公司抛光设备metasterv300进行抛光。在绒布上加入w0.5抛光膏进行精抛，抛光过程中适量加水，用吹风机吹干，制备出无划痕、无麻坑的夹杂物检验试样。

优选地，步骤4中，所述测量硫化物聚集度的具体步骤为：

1)选定标尺：在标尺选择框中选择与当前显微镜放大倍数及分辨率相符合的标尺，系统将以此标尺为基准进行测量；

2)图像采集：单击“图像”菜单中的“快速采集”选项，或单击工具栏“采图”按钮，进入快速采集界面；调整显微镜的聚焦状态，选择合适的视场，调整视场的照明。图像采集图片放大倍数为200倍；

3)进入到定量金相手工测定方法窗口，点击“参数设置”设置网格属性，生成网格；设置x和y分析间距为4mm，x和y方向网格线为24条，网格线所占的实际面积为0.2mm²；

4)选择格点类型，标记出网格线十字中与硫化物相交的格子位置，统计出相交的总数值；

5)将测得的数据带入硫化物聚集度数学模型公式，计算出硫化物聚集度的百分比数值。

本发明主要仪器及测量条件

1、主要设备

金相显微镜，型号bx53m，日本奥林帕斯公司生产；

磨制抛光设备，型号metasterv300，标乐公司生产。

2、分析软件olyciam3，金相图像分析系统。

本发明具有以下优点：

(1)本发明通过网格法，将观察最严重视场中硫化物所占网格点数与整个视场网格点相比来表示硫化物的聚集度，用百分数(％)表示。可通过计算最严重视场中硫化物的聚集度，同时结合c38+n钢横向拉伸性能指标，能够准确评价c38+n非调钢产品质量。

(2)本发明采用自制磨样蜡盘，确定磨料配比，解决试样制备问题；使用光学显微镜及金相分析软件，采集钢中硫化物分布数据，再通过建立的数学模型，计算出硫化物聚集度；最终通过对使用本测量方法获得硫化物聚集度数据的验证，表明本方法简便可行，适合于生产质量控制。

附图说明

图1是横向拉伸断面收缩率为7％断口的效果图；

图2是c38+n横向拉伸试样的照片；

图3是实例1硫化物网格法交相交点图；

图4是实例2硫化物网格法交相交点图；

图5是横向拉伸试验测试后断面收缩率为16％的效果图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。应当指出的是，以下的实施实例只是对本发明的进一步说明，但本发明的保护范围并不限于以下实施例。

实施例1

本实施例涉及一种测量c38+n钢拉伸试样断口面硫化物的方法，所述方法包括如下步骤：

步骤1，建立硫化物聚集度的数学计算公式；

所述公式如下：

d＝p/n*m

其中，d为硫化物聚集度，p为硫化物相交格子数，

n为格子总数，m为放大倍数；

步骤2，蜡盘制作；所述蜡盘厚度在20mm-25mm；

步骤3，夹杂物试样的取样及制备；

步骤4，测量硫化物聚集度。

优选地，步骤2中，所述蜡盘制作的具体步骤为：

在不锈钢容器中，加入工业石蜡，加热到150℃-200℃完全熔化，在容器中加入提前准备的碳化硅粉末搅拌混匀；同时，加热一个铜合金磨盘，把熔化状态的碳化硅石蜡混合物倒入磨盘上，轻轻敲击磨盘底部使混合物中的空气全部排出，待自然冷却。

优选地，步骤2中，所述工业石蜡的加入量为1.5公斤；所述碳化硅粉末的加入量为2公斤，所述碳化硅粉末的规格为：600目，粒径为0.03mm的颗粒。

优选地，步骤3中，所述夹杂物试样的取样及制备的具体步骤为：

(1)取样

在c38+n钢测试横向拉伸性能后的试样上，距断口面15mm位置处切取一只夹杂物试样，见附图2所示。

试样制备步骤：

第一步，将试样的检验面(切断面)在60#～80#细砂轮上磨平，将加工痕迹磨去为止，试样磨去深度＞1mm，将试样用水冲洗干净；

第二步，用自制蜡盘抛磨试样。蜡盘转速400转/min，蜡盘目数在600目，磨制方向与前道工序磨制方向成90°。磨制时，试样在自制蜡盘上来回移动，并适量加水，直至将上一道磨痕磨去为止，试样用吹风机吹干。

第三步，将用蜡盘磨制后的试样在呢子布抛光盘上使用w3.5(或w1.5)喷雾抛光剂抛光，抛光方向与细磨方向成90°；同时，要注意防止试样表面出现麻点，试样用吹风机吹干。

第四步，将试样用标乐公司抛光设备metasterv300进行抛光。在绒布上加入w0.5抛光膏进行精抛，抛光过程中适量加水，用吹风机吹干。制备出无划痕、无麻坑的夹杂物检验试样。

测量硫化物聚集度

1、选定标尺：在标尺选择框中选择与当前显微镜放大倍数及分辨率相符合的标尺，系统将以此标尺为基准进行测量。

2、图像采集：单击“图像”菜单中的“快速采集”选项，或单击工具栏“采图”按钮，进入快速采集界面。调整显微镜的聚焦状态，选择合适的视场，调整视场照明。图像采集图片放大倍数为200倍。

3、进入到定量金相手工测定方法窗口，点击“参数设置”设置网格属性，生成网格。设置x和y分析间距为4mm，x和y方向网格线为为24条，网格线所占的实际面积为0.2mm2。

4、选择格点类型，标记出网格线十字中与硫化物相交的格子位置，统计出相交的总数值，在此参数和倍数下，网格线十字中与硫化物相交的格子数为45，总格子数为576。见附图3所示。

5、将测得的数据带入数学公式d＝p/n*m，计算硫化物聚集度d＝45/576*200％＝0.04％。

本实施例1在横向拉伸试验测试后的试样上，距断口面15mm处位置切取一只夹杂物样品。采用上述方法测量结果为：横向拉伸试验测试后断面收缩率为7％，见附图1所示。

实施例2

本实施例涉及一种测量c38+n钢拉伸试样断口面硫化物的方法，所述方法包括如下步骤：

步骤1，建立硫化物聚集度的数学计算公式；

所述公式如下：

d＝p/n*m

其中，d为硫化物聚集度，p为硫化物相交格子数，

n为格子总数，m为放大倍数；

步骤2，蜡盘制作；所述蜡盘厚度在20mm-25mm；

步骤3，夹杂物试样的取样及制备；

步骤4，测量硫化物聚集度。

优选地，步骤2中，所述蜡盘制作的具体步骤为：

在不锈钢容器中，加入工业石蜡，加热到150℃-200℃完全熔化，在容器中加入提前准备的碳化硅粉末搅拌混匀；同时，加热一个铜合金磨盘，把熔化状态的碳化硅石蜡混合物倒入磨盘上，轻轻敲击磨盘底部使混合物中的空气全部排出，待自然冷却。

优选地，步骤2中，所述工业石蜡的加入量为1.5公斤；所述碳化硅粉末的加入量为2公斤，所述碳化硅粉末的规格为：600目，粒径为0.03mm的颗粒。

优选地，步骤3中，所述夹杂物试样的取样及制备的具体步骤为：

(1)取样

在c38+n钢测试横向拉伸性能后的试样上，距断口面15mm位置处切取一只夹杂物试样，见附图2所示。

试样制备步骤：

第一步，将试样的检验面(切断面)在60#～80#细砂轮上磨平。将加工痕迹磨去为止，试样磨去深度大于＞1mm，砂轮磨后的试样须用水冲洗干净；

第二步，用自制蜡盘抛磨试样，转速400转/min，蜡盘目数在600目，磨制方向与前道工序的磨制方向约成90°。试样在自制蜡盘上来回移动，适量加水，直至将上一道磨痕磨去为止，用吹风气吹干。

第三步，将蜡盘磨制的试样在呢子盘上使用w3.5(或w1.5)喷雾抛光剂抛光，抛光方向与细磨方向成90°，同时要注意防止出现麻点，用吹风气吹干。

第四步，将试样用标乐公司抛光设备metasterv300，在绒布加入w0.5抛光膏进行精抛，适量加水，用吹风气吹干，制备出无划痕、无麻坑的夹杂物检验试样。

硫化物聚集度测定方法

1、选定标尺：在标尺选择框中选择与当前显微镜放大倍数及分辨率相符合的标尺，系统将以此标尺为基准进行测量。

2、图像采集：单击“图像”菜单中的“快速采集”选项，或单击工具栏“采图”按钮，进入快速采集界面。调整显微镜的聚焦状态，选择合适的视场，调整视场的照明。图像采集图片放大倍数为200倍。

3、进入到定量金相手工测定方法窗口，点击“参数设置”设置网格属性，生成网格。设置x和y分析间距为4mm，x和y方向网格线为为24条，网格线所占的实际面积为0.2mm²。

4、选择格点类型，标记出网格线十字中与硫化物相交的格子位置，统计出相交的总数值，在此参数和倍数下，网格线十字中与硫化物相交的格子数为16，总格子数为576。见附图4所示

5、将测得的数据带入数学公式d＝p/n*m，计算硫化物聚集度d＝16/576*200％＝0.01％。

本实施例2在横向拉伸试验测试后的试样上，距断口面15mm处位置切取一只夹杂物样品。采用上述方法测量结果为：横向拉伸试验测试后断面收缩率为16％，见附图5所示。

按照数学模型公式计算c38+n钢横向拉伸试样断口面硫化物的聚集度，当硫化物聚集时，计算数值较大。通过实例1和实例2对比可看出，断面收缩率为7％的硫化物聚集度为0.04％；断面收缩率为16％的硫化物聚集度为0.01％，硫化物聚集度与断面收缩率存在对应关系，断面收缩率越高的试样，硫化物越不聚集。

本发明通过网格法，将观察最严重视场中硫化物所占网格点数与整个视场网格点相比来表示硫化物的聚集度，用百分数(％)表示。可通过计算最严重视场中硫化物的聚集度，同时结合c38+n钢横向拉伸性能指标，能够准确评价c38+n非调钢产品质量。本发明采用自制磨样蜡盘，确定磨料配比，解决试样制备问题；使用光学显微镜及金相分析软件，采集钢中硫化物分布数据，再通过建立的数学模型，计算出硫化物聚集度；最终通过对使用本测量方法获得硫化物聚集度数据的验证，表明本方法简便可行，适合于生产质量控制。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质。