一種鋼鐵材料中最大非金屬夾雜物尺寸的測試方法，其作法是：a、切取試樣坯料：從需要測試鋼鐵結構中切取試樣坯料；b、熱處理：將試樣坯料進行淬火和回火處理，使試樣坯料的硬度為45-50HRC；c、制作試樣：根據試樣坯料的成分，將試樣坯料加工制作成形狀呈砂漏狀的試樣；且試樣的尺寸使試樣的固有頻率等于超聲疲勞試驗機的工作頻率；d、表面強化處理：將c步得到的試樣表面進行噴丸處理，使試樣表層的硬化層深度達到0.2mm；e、超聲試驗：將試樣在超聲疲勞試驗機上進行疲勞試驗；f、夾雜尺寸測量：將超聲試驗后的試樣斷口用顯微鏡觀察，測出試樣斷口上的非金屬夾雜物尺寸。該方法測出的最大非金屬夾雜物尺寸值，更準確、可靠。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及。
技術介紹
隨著機械設備的高速化、高效化和輕量化發展，要求材料高強度化。高強度(包括疲勞強度)的高強度鋼、表面處理鋼和鑄鐵等材料被大量地用于機械結構中。目前，鐵路車軸和輪軌、海洋結構物、橋梁、發動機零部件、機械設備的軸承等，要求承受IO9?101°次交變載荷而不破壞。但是，這些高強度的鋼鐵材料，在冶煉過程中，爐渣、耐火材料及冶煉中反應產物均會進入鋼液，而形成非金屬的夾雜物。由于非金屬夾雜物的存在，高強度的鋼鐵材料在交變載荷超過IO7周次作用(即超長壽命疲勞區域，Giga-fatigue)后，仍然會發生自材料內部非金屬夾雜物引起的疲勞破壞。研究表明，非金屬夾雜物的尺寸對材料的疲勞壽命有顯著影響。因此，對于高強度的機械機構，有必要對其材料的內部非金屬夾雜物尺寸，特別是最大非金屬夾雜物尺寸進行測試，以指導機械結構的設計、制造和維護。目前，對于鋼鐵材料非金屬夾雜物的測量與評定方法主要有:金相法，無損檢查法和電解法。金相法，對所測鋼鐵材料取樣，研磨、拋光后用顯微鏡觀察；得出的非金屬夾雜物形貌只是一個截面的信息，信息量太少，難以準確獲得夾雜的最大尺寸；且研磨、拋光等制樣過程中可能帶入新的非金屬夾雜物，也可能丟失固有的非金屬夾雜物，測量結果的誤差大。無損檢測法，是通過超聲波或X射線照射結構或材料，根據非金屬夾雜物的反射或吸收與鋼鐵基體的反射或吸收不同，而探測出非金屬夾雜物；但超聲波探測對操作人員經驗要求很高，探測結果只是定性顯示，無法準確定量獲得非金屬夾雜物尺寸，而X射線探測對操作人員經驗和技術要求也較高，這些都影響探測結果的準確性，且X射線對人體有害。電解法，是在電解液中將鋼鐵材料基體完全溶解掉，再過濾掉電解液得到不能被溶解的非金屬夾雜物。存在的問題是:酸性的電解水溶液會破壞鋼鐵中的許多非金屬夾雜物，從而影響其檢測結果的精度和可靠性。
技術實現思路
本專利技術的目的在于提供，該方法的檢測結果更準確、可靠。本專利技術實現其專利技術目的，所采用的技術方案為:，其具體作法是:a、切取試樣坯料:從需要測試鋼鐵結構中切取試樣坯料；b、熱處理:將試樣坯料進行淬火和回火處理，使試樣坯料的硬度為45-50HRC ；C、制作試樣:根據試樣坯料的成分，將試樣坯料加工制作成形狀呈砂漏狀的試樣；且試樣的尺寸使試樣的固有頻率等于超聲疲勞試驗機的工作頻率；d、表面強化處理:將c步得到的試樣表面進行噴丸處理，使試樣表層的硬化層深度達到0.2mm ；e、超聲試驗:將試樣在超聲疲勞試驗機上進行疲勞試驗；f、夾雜尺寸測量:將超聲試驗后的試樣斷口用顯微鏡觀察，測出試樣斷口上的非金屬夾雜物尺寸。與現有技術相比，本專利技術的有益效果是:一、通過淬火和回火保證材料的硬度在45-50HRC，并通過表面噴丸強化處理，使試樣表層的硬化層深度達到0.2mm ;從而確保試樣進行超聲疲勞試驗時，從內部最大非金屬夾雜物處發生夾雜疲勞破壞；再從試驗斷口進行顯微觀察測試，即可準確測出最大非金屬夾雜物的尺寸。較之根據經驗測出的“最大非金屬夾雜物”，或某一隨機截面的“最大非金屬夾雜物”，本專利技術確保了試驗斷口位于最大非金屬夾雜物處，測出的最大非金屬夾雜物的尺寸準確，測試的速度快。二、在整個測試過程中，沒有引入任何新的雜質，也沒有丟失任何固有的非金屬夾雜物，也使其測試結果準確、可靠。三、用超聲疲勞試驗機進行疲勞試驗，試驗速度快，也提高了本專利技術的測試速度。進一步，本專利技術的試樣的砂漏狀形狀在砂漏狀的凹陷底部呈直線。較之凹陷底部為一點的砂漏狀試樣，本專利技術的凹陷底部呈直線的砂漏狀試樣，其危險(凹陷底部)體積大幅提高，易于獲得更大體積范圍的最大尺寸非金屬夾雜物。進一步提高了其測試結果的準確性和可靠性。進一步，本專利技術的e步的超聲疲勞試驗機中設置有上部開口、盛有冷卻水的冷卻水容器，超聲疲勞試驗時，將試樣置于冷卻水容器中。這樣，通過水冷方式，可有效防止試樣升溫發熱，以避免試樣軟化而不從最大尺寸非金屬夾雜物處發生夾雜疲勞現象，也進一步提高了其測試結果的準確性和可靠性。下面結合具體的實施方式對本專利技術作進一步詳細的說明。【附圖說明】圖1為本專利技術實施例方法制作的試樣的形狀示意圖。圖2為用本專利技術實施例方法測試的一試樣的斷口的形貌圖。【具體實施方式】實施例1本專利技術的一種【具體實施方式】是，，其具體作法是:a、切取試樣坯料:從需要測試鋼鐵結構中切取試樣坯料；b、熱處理:將試樣坯料進行淬火和回火處理，使試樣坯料的硬度為45-50HRC ；C、制作試樣:根據試樣坯料的成分，將試樣坯料加工制作成形狀呈砂漏狀的試樣；且試樣的尺寸使試樣的固有頻率等于超聲疲勞試驗機的工作頻率；d、表面強化處理:將c步得到的試樣表面進行噴丸處理，使試樣表層的硬化層深度達到0.2mm ；e、超聲試驗:將試樣在超聲疲勞試驗機上進行疲勞試驗；f、夾雜尺寸測量:將超聲試驗后的試樣斷口用顯微鏡觀察，測出試樣斷口上的非金屬夾雜物尺寸。本例的試樣的砂漏狀形狀在砂漏狀的凹陷底部呈直線，參見圖1 (砂漏狀的凹陷底部呈一直線L)。本例的e步的超聲疲勞試驗機中設置有上部開口、盛有冷卻水的冷卻水容器，超聲疲勞試驗時，將試樣置于冷卻水容器中。測試試驗驗證:采用本例的方法對一鋼鐵材料進行了最大非金屬夾雜物尺寸測試，結果如下:被測材料為合金鋼40Cr。制作的試樣是:砂漏狀的凹陷底部的直線長度(L)為20mm，凹陷底部的直徑⑶為6mm，試樣非凹陷處的直徑為10mm，試樣的總長度為72.05mm。這種形狀和尺寸的合金鋼40Cr試樣的共振頻率為20kHz，測試時，使用的超聲疲勞試驗機的工作頻率也為20kHz。熱處理后的試樣坯料的硬度為50HRC ;表面強化處理后的試樣表面的硬化層深度為0.2mm。圖2為超聲疲勞試驗后的試樣的斷口的形貌圖。從圖2可以得出，該試樣中最大非金屬夾雜物尺寸為39mm。本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種鋼鐵材料中最大非金屬夾雜物尺寸的測試方法，其具體作法是：a、切取試樣坯料：從需要測試鋼鐵結構中切取試樣坯料；b、熱處理：將試樣坯料進行淬火和回火處理，使試樣坯料的硬度為45?50HRC；c、制作試樣：根據試樣坯料的成分，將試樣坯料加工制作成形狀呈砂漏狀的試樣；且試樣的尺寸使試樣的固有頻率等于超聲疲勞試驗機的工作頻率；d、表面強化處理：將c步得到的試樣表面進行噴丸處理，使試樣表層的硬化層深度達到0.2mm；e、超聲試驗：將試樣在超聲疲勞試驗機上進行疲勞試驗；f、夾雜尺寸測量：將超聲試驗后的試樣斷口用顯微鏡觀察，測出試樣斷口上的非金屬夾雜物尺寸。
【技術特征摘要】
1.一種鋼鐵材料中最大非金屬夾雜物尺寸的測試方法，其具體作法是: a、切取試樣坯料:從需要測試鋼鐵結構中切取試樣坯料； b、熱處理:將試樣坯料進行淬火和回火處理，使試樣坯料的硬度為45-50HRC； C、制作試樣:根據試樣坯料的成分，將試樣坯料加工制作成形狀呈砂漏狀的試樣；且試樣的尺寸使試樣的固有頻率等于超聲疲勞試驗機的工作頻率； d、表面強化處理:將c步得到的試樣表面進行噴丸處理，使試樣表層的硬化層深度達到 0.2mm ； e、超聲...
【專利技術屬性】
技術研發人員：張繼旺，魯連濤，宋青鵬，張寧，曾東方，張遠彬，
申請(專利權)人：西南交通大學，
類型：發明
國別省市：四川;51
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