一種奧氏體不銹鋼中馬氏體轉(zhuǎn)變量的無損檢測方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于不銹鋼技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種奧氏體不銹鋼中馬氏體轉(zhuǎn)變量的無損 檢測方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，低溫技術(shù)已經(jīng)滲透到各個科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，成為尖端科 學(xué)的一個重要組成部分，極端深冷工況頻繁出現(xiàn)在航空航天、石油化工、能源、醫(yī)療等關(guān)鍵 領(lǐng)域。
[0003] 通常，大多數(shù)體心立方金屬材料隨著溫度的下降，強(qiáng)度提高，韌性下降，當(dāng)溫度降 至韌脆轉(zhuǎn)變溫度時，韌性突然降低，處于脆性狀態(tài)，限制了該類型材料在低溫下的使用。而 具有面心立方晶體結(jié)構(gòu)的奧氏體不銹鋼具有優(yōu)良的低溫性能，成為極端深冷條件下使用較 為廣泛的材料，其中又?jǐn)?shù)S30408不銹鋼材料的應(yīng)用最為典型。研宄發(fā)現(xiàn)，奧氏體不銹鋼 屬于非穩(wěn)態(tài)合金，受機(jī)械應(yīng)力、塑性變形或深冷服役環(huán)境影響時，會發(fā)生馬氏體相變（馬 氏體相強(qiáng)度、硬度較高，而塑性、韌性較低），導(dǎo)致其力學(xué)行為發(fā)生顯著改變，直接影響奧氏 體不銹鋼在深冷低溫工程中使用的安全性和穩(wěn)定性。比如，亞穩(wěn)態(tài)的奧氏體不銹鋼（如 S30408)，在制造過程中和低溫下使用過程中都會誘發(fā)馬氏體相變，相變產(chǎn)物為順磁性的 e_馬氏體（密排六方）和鐵磁性的-馬氏體（體心立方）。
[0004] GB150-1998《鋼制壓力容器》中規(guī)定壓力容器最低使用溫度為-196°c，對于低于 此溫度使用的壓力容器沒有涉及。GB150. 1-2011《壓力容器第1部分：通用要求》中規(guī)定設(shè) 計溫度下限已降至_269°C。鑒于國家標(biāo)準(zhǔn)將設(shè)計溫度推向了極限深冷，因此從更深層次上 開展深冷壓力容器用金屬材料的檢驗是順應(yīng)國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范要求的必然趨勢。
[0005] 近年來，輕量化設(shè)計與制造已成為深冷壓力容器發(fā)展的主導(dǎo)方向，選取更高的許 用應(yīng)力是實現(xiàn)低溫容器輕量化的重要手段。形變和低溫都可以導(dǎo)致奧氏體不銹鋼中產(chǎn)生馬 氏體相變，進(jìn)而提高奧氏體不銹鋼材料的屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度，那么在前期設(shè)計時選用更 高的許用應(yīng)力，就可以達(dá)到減薄壁厚，節(jié)約使用材料的目的。所以了解奧氏體不銹鋼材料在 深冷環(huán)境下的相變行為，獲取相關(guān)的馬氏體含量數(shù)據(jù)是實現(xiàn)設(shè)備輕量化的理論基礎(chǔ)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種奧氏體不銹鋼中馬氏體轉(zhuǎn)變量 的無損檢測方法，可以更準(zhǔn)確、更快捷地獲得奧氏體不銹鋼設(shè)備的馬氏體轉(zhuǎn)變量。本方法測 量的奧氏體不銹鋼使用溫度可低至液氦溫度-269°c，并且綜合考慮了形變和低溫環(huán)境兩種 引發(fā)馬氏體相變的誘因。
[0007] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案：
[0008] 一種奧氏體不銹鋼中馬氏體轉(zhuǎn)變量的無損檢測方法，奧氏體不銹鋼的相變產(chǎn)物為 順磁性的e-馬氏體和鐵磁性的a'-馬氏體，對于變形量小于15%的奧氏體不銹鋼材 料，其特征在于該檢測方法的具體步驟如下：
[0009] ①通過鐵素體儀測量奧氏體不銹鋼中的鐵磁性的a 馬氏體的含量，數(shù)值記為 x；
[0010] ②然后，通過下述函數(shù)關(guān)系式，計算得到奧氏體不銹鋼中的馬氏體轉(zhuǎn)變量：
[0011] f(x) = 1. 67x+l. 48 ；
[0012] 上式中：
[0013] f(x)為馬氏體轉(zhuǎn)變量，包括e-馬氏體和a 馬氏體的總含量；
[0014]x為通過鐵素體儀測量得到的a 馬氏體的含量。
[0015] 通過上述方法得到的所述馬氏體轉(zhuǎn)變量f(x)與奧氏體不銹鋼中的實際的馬氏體 總含量y的相關(guān)系數(shù)R2彡0.96。
[0016] 本發(fā)明的有益效果在于：
[0017] 由于亞穩(wěn)態(tài)的奧氏體不銹鋼（如S30408不銹鋼），在制造過程中和低溫下使用過 程中都會誘發(fā)馬氏體相變，相變產(chǎn)物為順磁性的e-馬氏體和鐵磁性的a馬氏體。其 中a'-馬氏體轉(zhuǎn)變量可以通過鐵素體儀測量，但是鐵素體儀只能檢測鐵磁性相，而不能 檢測出e-馬氏體的轉(zhuǎn)變量；XRD檢測方法雖然可以準(zhǔn)確地檢測出e-馬氏體和a'-馬 氏體的轉(zhuǎn)變量，但是，XRD方法需要在設(shè)備上切取小塊的試樣，且設(shè)備昂貴，分析過程專業(yè)性 強(qiáng)且繁瑣。而鐵素體儀則具有無損檢測、攜帶方便和讀數(shù)方便快捷等特點，滿足了現(xiàn)場工程 和檢測需要，對實際生產(chǎn)具有一定的指導(dǎo)意義。
[0018] 針對此，本發(fā)明通過對大量實驗數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析，得到馬氏體轉(zhuǎn)變量f(x)與鐵素 體儀測量數(shù)值x的函數(shù)關(guān)系：f(x) = 1.67X+1.48 ;同時，本發(fā)明進(jìn)行了大量的驗證實驗，采 用XRD方法測得順磁性的e-馬氏體和鐵磁性的a'-馬氏體的含量，一方面通過相對準(zhǔn) 確的XRD方法來修正鐵素體儀所測量的a'-馬氏體相含量，另一方面彌補(bǔ)鐵素體儀不能 檢測出e-馬氏體的缺陷，計算出e-馬氏體和a'-馬氏體的總含量，驗證XRD測出的轉(zhuǎn) 變量與函數(shù)公式計算出的轉(zhuǎn)變量之間的相關(guān)系數(shù)R2多0.96,表明函數(shù)關(guān)系計算出的轉(zhuǎn)變量 與精確值非常接近，對后期馬氏體轉(zhuǎn)變量的確定具有重大的指導(dǎo)意義。另外鑒于工程應(yīng)用 實際，在實際生產(chǎn)過程中，變形量不會大于15%，因而該公式適用于變形量小于15%的奧 氏體不銹鋼材料馬氏體轉(zhuǎn)變量的測量。
[0019] 故本發(fā)明利用率鐵素體儀具有無損檢測、攜帶方便和讀數(shù)方便快捷等優(yōu)點，結(jié)合 馬氏體轉(zhuǎn)變量f(x)與鐵素體儀測量數(shù)值x的函數(shù)關(guān)系即f(x) = 1.67X+1.48,在實際應(yīng)用 中可準(zhǔn)確快捷的計算出馬氏體轉(zhuǎn)變量的數(shù)值，節(jié)省了企業(yè)測量成本，也為奧氏體不銹鋼材 料在低溫環(huán)境下的應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。
【具體實施方式】
[0020] 為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合具體實施例對本發(fā)明 作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。
[0021] 由于形變和低溫環(huán)境都會誘發(fā)馬氏體相變，故將這兩種誘因都考慮到檢測方法 中。本發(fā)明能夠應(yīng)用于溫度可低至液氦溫度-269°c的、實際應(yīng)用過程中變形量小于15%的 奧氏體不銹鋼材料進(jìn)行無損快速檢測。
[0022] ①通過鐵素體儀測量奧氏體不銹鋼中鐵磁性a' _馬氏體的含量，數(shù)值記為x;
[0023] ②然后，通過下述函數(shù)關(guān)系式，計算得到奧氏體不銹鋼中的馬氏體轉(zhuǎn)變量：
[0024] f(x) = 1. 67x+l. 48 ；
[0025] 上式中：
[0026] f(x)為馬氏體轉(zhuǎn)變量，包括e_馬氏體和a'-馬氏體的總含量；
[0027] x為通過鐵素體儀測量得到的a 馬氏體的含量。
[0028] 由于XRD方法需要在設(shè)備上切取小塊的試樣，且設(shè)備昂貴，分析過程專業(yè)性強(qiáng)且 繁瑣，而鐵素體儀則具有無損檢測、攜帶方便和讀數(shù)方便快捷等特點，滿足了現(xiàn)場工程和檢 測需要，因此，采用本發(fā)明提供的檢測方法，在得到函數(shù)關(guān)系式后，無需采用XRD檢測，只需 利用鐵素體儀測得奧氏體不銹鋼材料的a 馬氏體轉(zhuǎn)變量，得到一組x的數(shù)據(jù)，如表1中 鐵素體儀測量值一欄所示，將該欄x值依次代入函數(shù)關(guān)系式f(x) = 1.67X+1.48中，即可得 到馬氏體轉(zhuǎn)變量f(x)，馬氏體轉(zhuǎn)變量f(x)即為表1中馬氏體含量擬合值。
[0029] 另外，針對本發(fā)明提供的檢測方法，通過XRD對其進(jìn)行了驗證試驗，同樣如表1所 示，利用XRD方法精確測量奧氏體不銹鋼材料中的a 馬氏體和e-馬氏體的分別含量， 得到馬氏體的總轉(zhuǎn)變量，也即馬氏體總含量，而根據(jù)本發(fā)明檢測方法得到的馬氏體含量擬 合值與馬氏體總含量的相關(guān)系數(shù)R2達(dá)到了 〇. 975,與馬氏體總含量的實際數(shù)值非常接近，對 于后續(xù)的實際生產(chǎn)具有較大的指導(dǎo)意義，同時也為了解奧氏體不銹鋼材料在深冷環(huán)境下的 相變行從而實現(xiàn)設(shè)備輕量化奠定了理論基礎(chǔ)。
[0030] 表1.奧氏體不銹鋼中馬氏體轉(zhuǎn)變量試驗數(shù)據(jù)
[0031]
【主權(quán)項】
1. 一種奧氏體不銹鋼中馬氏體轉(zhuǎn)變量的無損檢測方法，奧氏體不銹鋼的相變產(chǎn)物為順 磁性的e-馬氏體和鐵磁性的a'-馬氏體，對于變形量小于15%的奧氏體不銹鋼材料， 其特征在于該檢測方法的具體步驟如下： ① 通過鐵素體儀測量奧氏體不銹鋼中的鐵磁性的a 馬氏體的含量，數(shù)值記為X; ② 然后，通過下述函數(shù)關(guān)系式，計算得到奧氏體不銹鋼中的馬氏體轉(zhuǎn)變量： f(x) =I. 67x+l. 48 ； 上式中： f(X)為馬氏體轉(zhuǎn)變量，包括e-馬氏體和a 馬氏體的總含量； X為通過鐵素體儀測量得到的a馬氏體的含量。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種奧氏體不銹鋼中馬氏體轉(zhuǎn)變量的無損檢測方法，其特 征在于：所述馬氏體轉(zhuǎn)變量f(x)與奧氏體不銹鋼中的實際的馬氏體總含量y的相關(guān)系數(shù) R2 彡 0. 96。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種奧氏體不銹鋼中馬氏體轉(zhuǎn)變量的無損檢測方法，奧氏體不銹鋼的相變產(chǎn)物為順磁性的ε-馬氏體和鐵磁性的α′-馬氏體，對于變形量小于15％的奧氏體不銹鋼材料，該檢測方法具體步驟如下：首先，通過鐵素體儀測量奧氏體不銹鋼中的鐵磁性的α′-馬氏體的含量，數(shù)值記為x；然后，通過下述函數(shù)關(guān)系式，得到奧氏體不銹鋼中的馬氏體轉(zhuǎn)變量：f(x)＝1.67x+1.48；上式中：f(x)為馬氏體轉(zhuǎn)變量，包括ε-馬氏體和α′-馬氏體的總含量；x為通過鐵素體儀測量得到的α′-馬氏體的含量。本發(fā)明在實際應(yīng)用中可準(zhǔn)確、快捷的計算出奧氏體不銹鋼中馬氏體轉(zhuǎn)變量的數(shù)值，節(jié)省了企業(yè)測量時間和成本，也為奧氏體不銹鋼材料在低溫環(huán)境下的應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。
【IPC分類】G01N27-72
【公開號】CN104820012
【申請?zhí)枴緾N201510159656
【發(fā)明人】孔韋海, 陳學(xué)東, 范志超, 呂運容, 張強(qiáng), 胡盼
【申請人】合肥通用機(jī)械研究院, 合肥通用機(jī)械研究院特種設(shè)備檢驗站
【公開日】2015年8月5日
【申請日】2015年4月3日