本發(fā)明涉及金屬材料工藝性能測(cè)試領(lǐng)域，特別是涉及一種測(cè)試金屬材料淬透性的方法。

背景技術(shù)：

淬透性是指在規(guī)定條件下用試樣淬透層深度和硬度分布來表征的材料特征，它主要取決于材料的臨界淬火冷速的大小，在規(guī)定條件下，決定材料淬硬深度和硬度分布的特性，即材質(zhì)淬火時(shí)得到淬硬層深度大小的能力，它表示材質(zhì)接受淬火的能力。

頂端淬火試驗(yàn)是一種測(cè)定淬透性的簡(jiǎn)便方法，在許多國(guó)家已標(biāo)準(zhǔn)化。頂端淬火時(shí)冷卻速度由淬火端沿試棒逐漸減小，組織和硬度隨之相應(yīng)地變化，由此得到的硬度變化曲線稱為淬透性曲線。嚴(yán)格地說，這種曲線只對(duì)某一爐次的材質(zhì)有效；對(duì)于某一定金屬材質(zhì)來說，由于化學(xué)成分的差異(成分波動(dòng)及偏析)、預(yù)先熱處理工藝的差異(顯微組織上的差異)，其淬透性曲線可在相當(dāng)大的范圍內(nèi)波動(dòng)，形成一個(gè)淬透性帶?，F(xiàn)有的研究合金淬透性沒有通用的試驗(yàn)規(guī)程與行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，一般都采用浸入式的不同程度來研究合金的淬透性，但是控制不精確，不能準(zhǔn)確表征淬火深度與其性能之間的關(guān)系?，F(xiàn)有技術(shù)中多采用金屬材料一體式浸入加上硬度測(cè)試的方法來測(cè)試金屬材料的淬透性，該方法缺點(diǎn)是，浸入式并不能控制精確，只能用硬度測(cè)試來表征粹透性，試驗(yàn)誤差較大并不能滿足對(duì)淬透性的研究需求，且處理獲得樣品加工程序繁復(fù)，不能快速精確測(cè)試后續(xù)性能表征。

因此，如何改變現(xiàn)有淬透性研究中的表征方法復(fù)雜和測(cè)得數(shù)據(jù)不精確、不穩(wěn)定的現(xiàn)狀，是本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種測(cè)試金屬材料淬透性的方法，以解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，使金屬材料的淬透性能夠用力學(xué)性能參數(shù)準(zhǔn)確表征。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下方案：本發(fā)明提供一種測(cè)試金屬材料淬透性的方法，包括下列步驟：

步驟一、將N塊金屬材料薄板疊加固定在一起，形成薄板組合，其中N≥4；

步驟二、在所述薄板組合的一個(gè)組合面上開設(shè)槽，所述槽的長(zhǎng)邊平行于所述薄板組合的軋制方向，所述槽的寬度為N-2塊金屬材料薄板的厚度之和，所述槽的深度小于所述薄板組合的高度，所述槽的中軸線與所述薄板組合的組合面的軸線重合；

步驟三、對(duì)步驟二中的所述薄板組合進(jìn)行固溶處理，然后進(jìn)行末端噴淋淬火處理直至所述薄板組合冷卻；

步驟四、將所述薄板組合拆卸，將設(shè)有所述槽的N-2塊金屬材料薄板作為平行試樣進(jìn)行拉伸試樣的加工；

步驟五、對(duì)步驟四得到的拉伸試樣進(jìn)行力學(xué)拉伸測(cè)試，對(duì)拉伸試驗(yàn)得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理得到金屬材料的力學(xué)性能數(shù)據(jù)，用以表征金屬材料的淬透性。

優(yōu)選地，所述N塊金屬材料薄板疊加，疊加后打孔并用螺栓固定。

優(yōu)選地，所述N塊金屬材料薄板疊加，疊加后在所述N塊金屬材料薄板的四角打孔并用螺栓固定。

優(yōu)選地，所述槽的長(zhǎng)度小于所述金屬薄板的寬度。

優(yōu)選地，對(duì)步驟三中得到的所述薄板組合進(jìn)行人工時(shí)效處理。

優(yōu)選地，所述金屬薄板為鋁鋰合金薄板，所述金屬薄板的厚度為2mm，所述N為8，所述槽的深度為5mm，長(zhǎng)度為55mm，寬度為12mm。

優(yōu)選地，用于進(jìn)行末端噴淋淬火處理的水管噴頭呈鴨嘴狀，與所述槽的形狀相一致。

優(yōu)選地，所述薄板組合由鋁鋰合金薄板與鋼板疊加固定組成，所述鋼板為兩塊，兩塊所述鋼板分別位于所述薄板組合的最上層和最下層。

本發(fā)明相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)取得了以下技術(shù)效果：本發(fā)明的測(cè)試金屬材料淬透性的方法，采用金屬薄板組合和末端淬火的方式，淬火處理后的樣品不需要進(jìn)行材料切削加工分解，拆解方便并不會(huì)引入加工變形誤差，高效快捷；可一次性同時(shí)處理多個(gè)不同成分的樣品，并后續(xù)處理為多種時(shí)效狀態(tài)樣品，用于加工成拉伸測(cè)試樣品，高效方便；淬火后處理樣品采用力學(xué)拉伸測(cè)試來確定淬透性，有效地打通了薄板金屬材料淬透性試驗(yàn)和精確力學(xué)性能表征之間的聯(lián)系。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明薄板組合的主視圖；

圖2為本發(fā)明薄板組合的俯視圖；

圖3為本發(fā)明薄板組合的側(cè)視圖；

圖4為本發(fā)明拉伸試樣的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本發(fā)明具體實(shí)施方式中三種牌號(hào)的鋁鋰合金對(duì)比于距離淬火端6mm的標(biāo)樣的各種距離的樣品拉伸強(qiáng)度變化圖；

圖6為本發(fā)明具體實(shí)施方式中三種牌號(hào)的鋁鋰合金對(duì)比于距離淬火端6mm的標(biāo)樣的各種距離的樣品拉伸強(qiáng)度降低率；

其中，1為薄板組合，2為槽，3為拉伸試樣。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

本發(fā)明的目的是提供一種測(cè)試金屬材料淬透性的方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，使金屬材料的淬透性能夠用力學(xué)性能參數(shù)準(zhǔn)確表征。

為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。

請(qǐng)參考說明書附圖圖1至圖6，圖1為本發(fā)明薄板組合的主視圖，圖2為本發(fā)明薄板組合的俯視圖，圖3為本發(fā)明薄板組合的側(cè)視圖，圖4為本發(fā)明拉伸試樣的結(jié)構(gòu)示意圖，圖5為本發(fā)明具體實(shí)施方式中三種牌號(hào)的鋁鋰合金對(duì)比于距離淬火端6mm的標(biāo)樣的各種距離的樣品拉伸強(qiáng)度變化圖，圖6為本發(fā)明具體實(shí)施方式中三種牌號(hào)的鋁鋰合金對(duì)比于距離淬火端6mm的標(biāo)樣的各種距離的樣品拉伸強(qiáng)度降低率。

本發(fā)明提供一種測(cè)試金屬材料淬透性的方法，包括下列步驟：

步驟一、將8塊鋁鋰合金薄板疊加固定在一起，形成薄板組合1，鋁鋰合金薄板的厚度為2mm，鋁鋰合金的其他尺寸請(qǐng)參考圖1；在本具體實(shí)施方式中，8塊鋁鋰合金薄板疊加后，在四角打孔，然后用螺栓螺母連接固定，在本發(fā)明的其他實(shí)施方式中，金屬薄板疊加后還可以用金屬條帶捆綁固定、用卡箍固定或采用其他形式固定。

具體地，本發(fā)明可一次性同時(shí)處理多個(gè)不同成分的樣品，在本具體實(shí)施方式中，采用鋁鋰合金薄板進(jìn)行處理，在本發(fā)明的其他實(shí)施方式中，可以用鋁鋰合金薄板和鋁合金薄板或其他材料的金屬薄板組合成薄板組合，進(jìn)行淬火處理，并后續(xù)處理為多種時(shí)效狀態(tài)樣品，用于加工成拉伸測(cè)試樣品，高效方便。

步驟二、在薄板組合1的底面上開設(shè)槽2，槽2的長(zhǎng)邊平行于薄板組合1的軋制方向，槽2的寬度為6塊鋁鋰合金薄板的厚度之和，槽2的深度小于薄板組合的高度，槽2的中軸線與薄板組合的組合面的軸線重合，即除去最上層和最下層鋁鋰合金薄板，槽2只設(shè)置在中間6塊鋁鋰合金薄板上，槽2的寬度為12mm。

步驟三、對(duì)步驟二中的薄板組合1進(jìn)行固溶處理，然后進(jìn)行末端噴淋淬火處理直至薄板組合1冷卻。

步驟四、將薄板組合1拆分，將設(shè)有槽2的6塊金屬材料薄板作為平行試樣進(jìn)行拉伸試樣3的加工，每塊鋁鋰合金薄板可加工出5塊拉伸試樣3，拉伸試樣3的具體形態(tài)詳見圖4。本發(fā)明將鋁鋰合金金屬薄板組合在一起，淬火處理后的鋁鋰合金組合不需要進(jìn)行材料切削加工分解，拆分方便，同時(shí)不會(huì)引入加工變形誤差，高效快捷。

步驟五、對(duì)步驟四得到的拉伸試樣3進(jìn)行力學(xué)拉伸測(cè)試，對(duì)拉伸試驗(yàn)得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理得到鋁鋰合金材料的力學(xué)性能數(shù)據(jù)，用以表征鋁鋰合金材料的淬透性。

現(xiàn)有技術(shù)中對(duì)于金屬材料的淬透性的測(cè)試，是采用整體的金屬材料，多為圓柱體，進(jìn)行處理后由于材料本身的限制，只能進(jìn)行硬度測(cè)試。硬度的實(shí)質(zhì)是材料抵抗另一較硬材料壓入的能力，壓痕深度、壓痕面積是確定金屬材料硬度的決定性指標(biāo)，進(jìn)行硬度測(cè)試時(shí)，對(duì)于材料表面、壓頭及試驗(yàn)臺(tái)等有諸多限制條件，且試驗(yàn)結(jié)果精度較差，需要對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行修正時(shí)也大都靠操作者經(jīng)驗(yàn)確定，硬度測(cè)試本身結(jié)果受人為因素影響較大。

本發(fā)明的鋁鋰合金薄板淬火后處理樣品采用力學(xué)拉伸測(cè)試來確定淬透性，拉伸試驗(yàn)是指在承受軸向拉伸載荷下測(cè)定材料特性的試驗(yàn)方法，利用拉伸試驗(yàn)得到的數(shù)據(jù)可以確定材料的彈性極限、伸長(zhǎng)率、彈性模量、比例極限、面積縮減量、拉伸強(qiáng)度、屈服點(diǎn)、屈服強(qiáng)度和其它拉伸性能指標(biāo)，有效地打通了薄板金屬材料淬透性試驗(yàn)和精確力學(xué)性能表征之間的聯(lián)系。

在本具體實(shí)施方式中，8塊鋁鋰合金材料薄板疊加，疊加后在其四角打孔并用螺栓螺母固定，在本發(fā)明的其他實(shí)施方式中，金屬材料薄板組合后還可以用金屬帶、板捆綁等方式固定。

更具體地，槽2的長(zhǎng)度為55mm，小于薄板組合1的寬度，詳見圖1。

進(jìn)一步地，對(duì)步驟三中得到的薄板組合1進(jìn)行人工時(shí)效處理，消除殘余應(yīng)力，使力學(xué)拉伸試驗(yàn)結(jié)果更精確。

步驟三中，用于進(jìn)行末端噴淋淬火處理的水管噴頭呈鴨嘴狀，與槽2的形狀相一致。

在本發(fā)明的其他實(shí)施方式中，薄板組合1可以由金屬材料薄板與鋼板疊加固定組成，鋼板為兩塊，兩塊鋼板分別位于薄板組合1的最上層和最下層。

本具體實(shí)施方式中，采用了2050鋁鋰合金、2195鋁鋰合金和1460鋁鋰合金分別測(cè)試淬透性，表1為2050鋁鋰合金在T8時(shí)效熱處理后，6塊薄板加工出的30個(gè)拉伸試樣進(jìn)行拉伸實(shí)驗(yàn)所得到的數(shù)據(jù)，表2為2195鋁鋰合金在T8時(shí)效熱處理后，6塊薄板加工出的30個(gè)拉伸試樣進(jìn)行拉伸實(shí)驗(yàn)所得到的數(shù)據(jù)，表3為1460鋁鋰合金在T8時(shí)效熱處理后，6塊薄板加工出的30個(gè)拉伸試樣進(jìn)行拉伸實(shí)驗(yàn)所得到的數(shù)據(jù)。

對(duì)于上述三種牌號(hào)的鋁鋰合金對(duì)比于距離淬火端6mm的標(biāo)樣的各種距離的樣品拉伸強(qiáng)度變化及強(qiáng)度降低率，請(qǐng)參考圖5和圖6。

表1

表2

表3

本發(fā)明中應(yīng)用了具體個(gè)例對(duì)本發(fā)明的原理及實(shí)施方式進(jìn)行了闡述，以上實(shí)施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想；同時(shí)，對(duì)于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明的思想，在具體實(shí)施方式及應(yīng)用范圍上均會(huì)有改變之處。綜上所述，本說明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對(duì)本發(fā)明的限制。