專利名稱：一種快速測試金屬抵抗交變熱應(yīng)力性能的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于金屬材料檢測領(lǐng)域，涉及一種用于模具選材時確定其抵抗熱應(yīng)力能力優(yōu)劣的方法，尤其是一種快速測試金屬抵抗交變熱應(yīng)力性能的方法。
背景技術(shù)：
在離心鑄造領(lǐng)域，尤其是水冷金屬型球墨鑄鐵管制造行業(yè)，要用到管模作為生產(chǎn)球墨鑄鐵管的模具，是在離心鑄管機(jī)上生產(chǎn)球墨鑄鐵管的大型熱工工裝。生產(chǎn)中，鑄管模的作業(yè)環(huán)境非常惡劣。高速旋轉(zhuǎn)下，外表面被冷卻水包容，內(nèi)表面與高溫鐵水直接接觸，內(nèi)壁快速升溫至600 800°C，而拔管后在循環(huán)水的冷卻作用下，管模又會快速降到50 150°C 左右，長期承受交變熱應(yīng)力、拉伸應(yīng)力、扭轉(zhuǎn)應(yīng)力等作用，因此在選擇管模材料時要考慮其耐高溫、耐腐蝕，并且能長期抵抗交變熱應(yīng)力的作用。目前，在金屬選材時，通常依據(jù)材料屬性表，涉及材料性能多方面的內(nèi)容，如抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度、延伸率、沖擊功、耐熱性、耐腐蝕性等?？估瓘?qiáng)度、屈服強(qiáng)度、延伸率、沖擊功可以直接的反映出材料的力學(xué)性能。耐熱性反映的是材料在高溫環(huán)境下工作時材料組織的穩(wěn)定性。而耐腐蝕性反映了材料在酸、堿等環(huán)境下自身發(fā)生氧化等破壞的難易程度。從屬性表或?qū)嶋H生產(chǎn)中，但還沒有一個直接反應(yīng)材料在交變熱作用下穩(wěn)定性的參數(shù)。在金屬性能測試試驗中，測試金屬抵抗熱應(yīng)力的方法通常使用傳感器，在測試過程中需要安裝調(diào)試儀器，設(shè)置傳感器，加熱金屬試樣，檢測其內(nèi)應(yīng)力，而測試交變熱應(yīng)力，則需要很長時間，而在澆鑄球墨鑄鐵的實(shí)際生產(chǎn)中，在確定管模的選材，通常是比較若干種材質(zhì)的金屬，哪個能夠長時間抵抗交變熱應(yīng)力，實(shí)現(xiàn)方便、快速、準(zhǔn)確地獲得最優(yōu)金屬材質(zhì)，但是，目前還沒有一種直觀的方法來判斷材料抵抗交變熱應(yīng)力能力的方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種能夠快速測試金屬抵抗交變熱應(yīng)力性能的方法，用于在交變熱應(yīng)力環(huán)境中工作的材料的優(yōu)選，該方法克服了普通的檢驗方式復(fù)雜的檢驗過程，直觀的顯示出各種試驗材料在交變應(yīng)力作用下性能的優(yōu)劣，提高了檢驗效率和準(zhǔn)確度，并降低了檢驗成本。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是一種快速測試金屬抵抗交變熱應(yīng)力性能的方法，其特征在于包括如下步驟
步驟一熱處理將需進(jìn)行交變熱應(yīng)力檢驗的實(shí)驗材料，根據(jù)使用工況進(jìn)行熱處理； 步驟二取樣在實(shí)驗材料上進(jìn)行切割取樣，所取樣本為長方體試樣； 步驟三打磨對試樣表面進(jìn)行打磨處理，消除表面因切割所產(chǎn)生的痕跡； 步驟四加熱將試樣在感應(yīng)加熱器上加熱到一定的溫度；
步驟五淬火將試樣迅速的蘸入提前準(zhǔn)備好的淬火液中，并不斷攪拌，使試樣快速冷卻至接近常溫；
步驟六觀察從淬火液中取出試樣，觀察試樣表面是否出現(xiàn)裂紋，若未出現(xiàn)則重復(fù)步驟四和步驟五，直至出現(xiàn)裂紋即可停止；
步驟七記錄記錄每個試樣剛出現(xiàn)裂紋時的淬火次數(shù)，根據(jù)每種試樣出現(xiàn)裂紋時的淬火次數(shù)，來確定每種試樣的抵抗熱應(yīng)力性能的優(yōu)劣。優(yōu)選的，所述步驟三中的打磨處理，將試樣在磨床上進(jìn)行砂輪拋光，其表面粗糙度小于等于0. 8微米。本發(fā)明要求對試件表面進(jìn)行拋光處理，在快速測試的過程中，方便肉眼觀察出所產(chǎn)生裂紋，以能準(zhǔn)確控制淬火次數(shù)，使其能夠準(zhǔn)確地判斷出該試件抵抗熱應(yīng)力性能的優(yōu)劣。優(yōu)選的，所述步驟四中的試樣加熱溫度在750-900攝氏度。本發(fā)明要求控制加熱溫度，一般使不同試件溫度能夠達(dá)到Al線(共析轉(zhuǎn)變線)以上，使其能夠形成奧氏體，以備在后續(xù)金相實(shí)驗中進(jìn)一步觀察其組織。優(yōu)選的，所述步驟五中的淬火液在使用過程中需不斷加入冷的淬火液，使其保持在常溫，所述的快速冷卻，其冷卻時間控制在10-20秒之間。其中所述的常溫在工程中為 20°C，由于淬火液在不斷的冷卻試件以及周圍溫度的影響，通過外界壓力不斷循環(huán)補(bǔ)充淬火液，一般使其保持在20-50攝氏度之間即可，冷卻試件是通過快速的攪拌及冷卻液的補(bǔ)充，使其冷卻時間越短越好，一般要求不多于20秒即可。優(yōu)選的，所述步驟五中使試件快速冷卻至接近室溫，試件溫度達(dá)到50-150攝氏度之間即可。本發(fā)明中對試件冷卻溫度進(jìn)行進(jìn)一步的限制，要求在50-150攝氏度，這樣在實(shí)驗過程中，試件的溫度落差范圍變大，使試件產(chǎn)生裂紋時間變短，有效地減少淬火次數(shù)；通過實(shí)驗人員的實(shí)驗及總結(jié)，可以得到如下結(jié)論當(dāng)試件加熱溫度在800攝氏度時，冷卻溫度到200攝氏度附近的淬火次數(shù)比在100攝氏度附近的淬火次數(shù)多2倍，因此通過控制冷卻溫度，可以體現(xiàn)本發(fā)明中所述“快速測試”的特點(diǎn)。優(yōu)選的，所述步驟六中的裂紋通過肉眼或借助儀器進(jìn)行觀察。優(yōu)選的，所述步驟七中，還可以記錄試樣的變形量大小及形貌，作為判斷試驗材料抵抗交變熱應(yīng)力性能優(yōu)劣的參考。本發(fā)明在原來的基礎(chǔ)上增加熱處理和打磨工序，對實(shí)驗材料進(jìn)行合適的熱處理， 使其達(dá)到最佳性能，通過該方法測試得到的結(jié)果能夠真實(shí)反映試件抵抗交變熱應(yīng)力的能力，提高了準(zhǔn)確度，其結(jié)果更加符合實(shí)際的使用工況。采用上述技術(shù)方案所產(chǎn)生的有益效果在于本發(fā)明可以直觀的顯示出各種試驗材料在交變應(yīng)力作用下性能的優(yōu)劣，解決了對此性能無直觀的檢驗方法的難題，此方法可以很好的用于交變熱應(yīng)力環(huán)境下工作的材料優(yōu)選，提高了檢驗效率和準(zhǔn)確度，并降低了檢驗成本，具有較好的市場應(yīng)用前景。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例進(jìn)一步說明本發(fā)明的技術(shù)方案。實(shí)施例一
為了對比20CrMo/12Cr2MolWV、H08A、20#/0Cr2MolNi管材的抗交變熱應(yīng)力性能，各材質(zhì)的化學(xué)成分如表1所示，為雙金屬管模的選材提供理論依據(jù)，利用本發(fā)明中所涉及的方法進(jìn)行了該試驗。(注材料非國標(biāo)牌號，旨在選材) 表1各材質(zhì)的化學(xué)成份對比
權(quán)利要求
1.一種快速測試金屬抵抗交變熱應(yīng)力性能的方法，其特征在于包括如下步驟步驟一熱處理將需進(jìn)行交變熱應(yīng)力檢驗的實(shí)驗材料，根據(jù)使用工況進(jìn)行熱處理；步驟二取樣在實(shí)驗材料上進(jìn)行切割取樣，所取樣本為長方體試樣；步驟三打磨對試樣表面進(jìn)行打磨處理，消除表面因切割所產(chǎn)生的痕跡；步驟四加熱將試樣在感應(yīng)加熱器上加熱到一定的溫度；步驟五淬火將試樣迅速的蘸入提前準(zhǔn)備好的淬火液中，并不斷攪拌，使試樣快速冷卻至接近常溫；步驟六觀察從淬火液中取出試樣，觀察試樣表面是否出現(xiàn)裂紋，若未出現(xiàn)則重復(fù)步驟四和步驟五，直至出現(xiàn)裂紋即可停止；步驟七記錄記錄每個試樣剛出現(xiàn)裂紋時的淬火次數(shù)，根據(jù)每種試樣出現(xiàn)裂紋時的淬火次數(shù)，來確定每種試樣的抵抗熱應(yīng)力性能的優(yōu)劣。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種快速測試金屬抵抗交變熱應(yīng)力性能的方法，其特征在于所述步驟三中的打磨處理，將試樣在磨床上進(jìn)行砂輪拋光，其表面粗糙度小于等于0. 8微米。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種快速測試金屬抵抗交變熱應(yīng)力性能的方法，其特征在于所述步驟四中的試樣加熱溫度在750-900攝氏度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種快速測試金屬抵抗交變熱應(yīng)力性能的方法，其特征在于所述步驟五中的淬火液在使用過程中需不斷加入冷的淬火液，使其保持在常溫，所述的快速冷卻，其冷卻時間控制在10-20秒之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種快速測試金屬抵抗交變熱應(yīng)力性能的方法，其特征在于所述步驟五中使試件快速冷卻至接近室溫，試件溫度達(dá)到50-150攝氏度之間即可。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種快速測試金屬抵抗交變熱應(yīng)力性能的方法，其特征在于所述步驟六中的裂紋通過肉眼或借助儀器進(jìn)行觀察。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種快速測試金屬抵抗交變熱應(yīng)力性能的方法，其特征在于所述步驟七中，還可以記錄試樣的變形量大小及形貌，作為判斷試驗材料抵抗交變熱應(yīng)力性能優(yōu)劣的參考。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種快速測試金屬抵抗交變熱應(yīng)力性能的方法，其步驟(1)將實(shí)驗材料根據(jù)使用工況進(jìn)行熱處理；(2)將實(shí)驗材料加工成一定尺寸的試樣，表面打磨光滑；(3)將試樣在感應(yīng)加熱器上加熱到一定的溫度；(4)將試樣迅速的蘸入提前準(zhǔn)備好的淬火液中，并不斷攪拌，使試樣快速冷卻至接近常溫；(5)從淬火液中取出試樣，觀察試樣表面是否出現(xiàn)裂紋，若未出現(xiàn)則重復(fù)(3)和(4)，直至出現(xiàn)裂紋即可停止；(6)記錄每個試樣剛出現(xiàn)裂紋時的淬火次數(shù)，根據(jù)每種試樣出現(xiàn)裂紋是的淬火次數(shù)，來確定每種試樣的抵抗熱應(yīng)力性能的優(yōu)劣。本方法可以簡單有效快速地比較各種材料抵抗交變熱應(yīng)力性能的優(yōu)劣，解決了對此性能無直觀的檢驗方法的難題。
文檔編號G01N1/32GK102445401SQ20111031986
公開日2012年5月9日 申請日期2011年10月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月20日
發(fā)明者崔新亮, 王黎暉, 申勇 申請人:新興鑄管股份有限公司