一種模擬鋼的氧化脫碳的試驗(yàn)方法技術(shù)

一種模擬鋼的氧化脫碳的試驗(yàn)方法，屬于鋼鐵材料表面質(zhì)量檢驗(yàn)技術(shù)領(lǐng)域。試驗(yàn)方法步驟為：線切割制備氧化脫碳模擬試樣；經(jīng)過磨拋后，超聲波清洗處理；放置于含多重氣路的動(dòng)態(tài)熱重分析儀內(nèi)，實(shí)現(xiàn)鋼樣加熱→保溫→冷卻過程；獲得不同保溫時(shí)間、不同加熱溫度、不同氣體氣氛的熱重曲線及氧化脫碳模擬試樣；用金相法按照GB/T224-2008鋼的脫碳層深度測(cè)定法標(biāo)準(zhǔn)對(duì)其脫碳層深度進(jìn)行測(cè)定分析，得到鋼的表面脫碳情況。優(yōu)點(diǎn)在于：試驗(yàn)方法簡(jiǎn)單、快捷、有效，豐富了鋼的氧化脫碳研究方法。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)屬于鋼鐵材料表面質(zhì)量檢驗(yàn)
特別涉及。主要是利用含多重氣路動(dòng)態(tài)熱重分析儀研究鋼的氧化脫碳的試驗(yàn)方法，應(yīng)用于彈簧鋼、鋼簾線等線棒材的脫碳控制，可為鋼的表面質(zhì)量控制提供重要的指導(dǎo)數(shù)據(jù)。
技術(shù)介紹
脫碳是鋼鐵材料在熱加工過程中常存在的問題之一。脫碳是指鋼表層的碳原子在高溫條件下發(fā)生擴(kuò)散而遷移至表面與加熱爐內(nèi)的氧發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)致鋼表層一定范圍內(nèi)碳原子散失的現(xiàn)象。脫碳過程包括碳原子從金屬內(nèi)部向表面的擴(kuò)散以及在金屬表面與爐氣中的氧發(fā)生氧化兩個(gè)過程。脫碳控制對(duì)于彈簧鋼、鋼簾線、冷鐓鋼等線棒材生產(chǎn)十分重要。研究表明影響鋼材脫碳的因素主要有加熱溫度、保溫時(shí)間及加熱爐氣氛等；力口熱爐氣氛一般分為氧化性氣體、還原性氣體和中性氣體等，可進(jìn)行脫碳的氣體主要是02、CO2, H2O和H2等。通過專利和文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)在加熱脫碳技術(shù)的發(fā)展中，目前脫碳研究?jī)H僅多是在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)加熱爐氣氛條件下開展試驗(yàn)(如中國(guó)公開專利號(hào)CN1236078C和CN100560749C的專利文獻(xiàn));其次主要是針對(duì)加熱溫度和保溫時(shí)間兩個(gè)因素方面的研究；由于實(shí)驗(yàn)室模擬加熱爐氣氛比較困難，對(duì)加熱爐氣氛研究很少有相關(guān)報(bào)道和細(xì)致的研究。此夕卜，經(jīng)過檢索中國(guó)公開專利號(hào)為CN102268518A的專利文獻(xiàn)還公開了一種高碳鋼加熱脫碳的試驗(yàn)方法，此專利雖解決了實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)場(chǎng)氣氛模擬，但實(shí)驗(yàn)操作相對(duì)比較復(fù)雜，試驗(yàn)成本相對(duì)比較高。本專利技術(shù)基于含多重氣路動(dòng)態(tài)熱重分析儀的工作原理，開發(fā)了一種在實(shí)驗(yàn)室快速動(dòng)態(tài)模擬鋼氧化脫碳的試驗(yàn)方法，為研究線棒材的表面脫碳問題提供了一種有效的實(shí)驗(yàn)手段。實(shí)驗(yàn)結(jié)果試驗(yàn)結(jié)果可對(duì)鋼的表面質(zhì)量控制提供重要的指導(dǎo)數(shù)據(jù)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的在于提供。解決了傳統(tǒng)方法實(shí)驗(yàn)操作復(fù)雜、試驗(yàn)成本高等問題。為解決上述技術(shù)問題，具體步驟如下1、利用線切割制備直徑為4 6mm,高度為4 6mm的圓柱狀氧化脫碳模擬試樣；2、試樣表面經(jīng)過磨拋后，再通過清洗劑進(jìn)行超聲波清洗處理，清洗劑是80 95%的乙醇溶液；3、將制備好的試樣放置于含多重氣路的動(dòng)態(tài)熱重分析儀內(nèi)，先進(jìn)行3-5次抽真空操作，再設(shè)置試驗(yàn)程序?yàn)樵贏r氣保護(hù)下以5 50°C /min升溫速率加熱到400 1400°C，加熱保溫時(shí)間為I 300 min ;最后在Ar氣保護(hù)下以5 50°C /min速率降至室溫；整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中通入的氣體總流量為50 250ml/min，并保持不變。在保溫時(shí)通入體積百分比為2% 10%的O2氣氛。試驗(yàn)程序設(shè)置好后即可進(jìn)行鋼的氧化脫碳模擬試驗(yàn)。4、模擬試驗(yàn)過程中，熱重分析儀通過氣路程序自動(dòng)切換功能實(shí)現(xiàn)鋼樣在加熱一保溫一冷卻過程中的氣氛自動(dòng)轉(zhuǎn)換。同時(shí)，在設(shè)置試驗(yàn)程序時(shí)需將保溫時(shí)間、加熱溫度、不同濃度O2氣氛這三個(gè)參數(shù)中的其中兩個(gè)參數(shù)固定，剩余一個(gè)為變量，且該變量可設(shè)置3 5個(gè)不同的值。這樣試驗(yàn)結(jié)束后即可獲得不同保溫時(shí)間、不同加熱溫度、不同氣體氣氛的熱重曲線及氧化脫碳模擬試樣。5、通過對(duì)樣品熱重曲線的測(cè)定分析，可快速了解鋼的表面氧化情況。將試驗(yàn)后得到的氧化脫碳模擬試樣經(jīng)鑲嵌、粗磨、細(xì)磨及酒精溶液清洗后，用2 4%的硝酸酒精溶液進(jìn)行侵蝕；再用金相法按照GB/T224-2008鋼的脫碳層深度測(cè)定法標(biāo)準(zhǔn)對(duì)其脫碳層深度進(jìn)行測(cè)定分析，可得到鋼的表面脫碳情況。本專利技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于1、利用含多重氣路的動(dòng)態(tài)熱重分析儀不僅實(shí)現(xiàn)了彈簧鋼、鋼簾線等線棒材在熱加工過程中氧化脫碳的原位測(cè)試。2、不需要對(duì)現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)設(shè)備進(jìn)行改造，拓寬了熱重分析儀的應(yīng)用范圍。3、該試驗(yàn)方法簡(jiǎn)單、快捷、有效，豐富了鋼的氧化脫碳研究方法。4、試·驗(yàn)結(jié)果對(duì)鋼的表面質(zhì)量控制提供了重要的指導(dǎo)數(shù)據(jù)。附圖說明·圖1為55SiCrV彈簧鋼在2%02氣氛下保溫不同時(shí)間的脫碳模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)果。圖2為55SiCr彈簧鋼加熱到不同溫度在2%02氣氛下各保溫30min的脫碳模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)果。圖3為55SiCr彈簧鋼加熱到850°C在不同濃度O2氣氛下保溫30min的脫碳模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)果。具體實(shí)施例方式實(shí)施例1本專利技術(shù)在55SiCrV彈簧鋼加熱到850°C，2%02氣氛下保溫不同時(shí)間的氧化脫碳模擬試驗(yàn)中得到應(yīng)用，具體步驟為a.利用線切割制備直徑4. 5mm,高度6mm相同規(guī)格的試樣；b.試樣表面經(jīng)過粗磨、細(xì)磨后，超聲波清洗處理，清洗劑是90%的乙醇溶液；c.將制備好的試樣放置于含多重氣路動(dòng)態(tài)熱重分析儀內(nèi)先進(jìn)行3次抽真空操作，再設(shè)置試驗(yàn)程序?yàn)樵贏r氣保護(hù)下以40°C /min快速升溫加熱到850°C，并在850°C，2%02氣氛下各保溫10、20和30min，然后在Ar氣氛保護(hù)下以40°C/min快速降至室溫，整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中氣體總流量保持不變。d.通過熱重分析儀的多重氣路程序自動(dòng)切換功能實(shí)現(xiàn)鋼樣加熱一保溫一冷卻過程中的氧化脫碳模擬試驗(yàn)，獲得850°C在2%02氣氛下保溫10、20和30min不同時(shí)間的熱重曲線；e.通過對(duì)樣品熱重曲線及其脫碳層深度的測(cè)定分析，可以獲得55SiCr彈簧鋼的氧化脫碳情況如圖1所示，保溫時(shí)間為10min、20min、30min時(shí),脫碳層深度分別為O. 11mm、O. 12mm、0. 18mm0實(shí)施例2本專利技術(shù)在55SiCr彈簧鋼2%02氣氛下保溫30min分別加熱到950、1050、1150°C的氧化脫碳模擬試驗(yàn)中得到應(yīng)用，具體步驟為a.利用線切割制備直徑4. 5mm,高度6mm相同規(guī)格的試樣；b.試樣表面經(jīng)過粗磨、細(xì)磨后，超聲波清洗處理，清洗劑是90%的乙醇溶液；c.將制備好的試樣放置于含多重氣路動(dòng)態(tài)熱重分析儀內(nèi)先進(jìn)行4次抽真空操作，再設(shè)置試驗(yàn)程序?yàn)樵贏r氣保護(hù)下以40°C /min快速升溫加熱到950、1050、1150°C，并在2%02氣氛下在該溫度各保溫30min，然后在Ar氣氛保護(hù)下以40°C /min快速降至室溫，整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中氣體總流量保持不變。d.通過熱重分析儀的多重氣路程序自動(dòng)切換功能實(shí)現(xiàn)鋼樣加熱一保溫一冷卻過程中的氧化脫碳模擬試驗(yàn)，獲得在2%02氣氛下950、1050、1150°C不同加熱溫度各保溫30min的熱重曲線；e.通過對(duì)樣品熱重曲線及其脫碳層深度的測(cè)定分析，可以獲得55SiCr彈簧鋼的氧化脫碳情況分別如圖2所示。加熱溫度為950°C、1050°C、115(rC時(shí)，脫碳層深度分別為O. 34mm、0. 53mm、0. 83mm。實(shí)施例3本專利技術(shù)在55SiCr彈簧鋼加熱到850°C，在2%、6%、10%02氣氛下各保溫30min的氧化脫碳模擬試驗(yàn)中得到應(yīng)用，具體步驟為a.利用線切割制備直徑4. 5mm,高度6mm相同規(guī)格的試樣；b.試樣表面經(jīng)過粗磨、細(xì)磨后，超聲波清洗處理，清洗劑是90%的乙醇溶液；`c.將制備好的試樣放置于含多重氣路動(dòng)態(tài)熱重分析儀內(nèi)先進(jìn)行5次抽真空操作，再設(shè)置試驗(yàn)程序?yàn)樵贏r氣保護(hù)下以40°C /min快速升溫加熱到850°C，分別在2%、6%、10%02氣氛下在該溫度各保溫30min，然后在Ar氣氛保護(hù)下以40°C /min快速降至室溫，整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中氣體總流量保持不變。d.通過熱重分析儀的多重氣路程序自動(dòng)切換功能實(shí)現(xiàn)鋼樣加熱一保溫一冷卻過程中的氧化脫碳模擬試驗(yàn)，獲得850°C加熱在體積百分比為2%、6%、10%02氣氛下保溫30min的熱重曲線；e.通過對(duì)樣品熱重曲線及其脫碳層深度的測(cè)定分析，可以獲得55S本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種模擬鋼的氧化脫碳的試驗(yàn)方法，其特征在于，步驟如下：1）利用線切割制備直徑為4～6mm，高度為4～6mm的圓柱狀氧化脫碳模擬試樣；2）試樣表面經(jīng)過磨拋后，再通過清洗劑進(jìn)行超聲波清洗處理；3）將制備好的試樣放置于含多重氣路的動(dòng)態(tài)熱重分析儀內(nèi)，先進(jìn)行3?5次抽真空操作，再設(shè)置試驗(yàn)程序?yàn)椋涸贏r氣保護(hù)下以5～50℃/min升溫速率加熱到400～1400℃，加熱保溫時(shí)間為1～300?min；最后在Ar氣保護(hù)下以5～50℃/min速率降至室溫；整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中通入的氣體總流量為50～250ml/min，并保持不變；在保溫時(shí)通入體積百分比為2%～10%?的O2氣氛；4）模擬試驗(yàn)過程中，熱重分析儀實(shí)現(xiàn)鋼樣在加熱→保溫→冷卻過程中的氣氛自動(dòng)轉(zhuǎn)換；在設(shè)置試驗(yàn)程序時(shí)將保溫時(shí)間、加熱溫度、不同濃度02氣氛這三個(gè)參數(shù)中的兩個(gè)參數(shù)固定，剩余一個(gè)為變量，且該變量設(shè)置3～5個(gè)不同的值；試驗(yàn)結(jié)束后獲得不同保溫時(shí)間、不同加熱溫度、不同氣體氣氛的熱重曲線及氧化脫碳模擬試樣；5）通過對(duì)樣品熱重曲線的測(cè)定分析，快速了解鋼的表面氧化情況；將試驗(yàn)后得到的氧化脫碳模擬試樣鑲嵌、粗磨、細(xì)磨及酒精溶液清洗后，用2～4%的硝酸酒精溶液進(jìn)行侵蝕；再用金相法按照GB/T224?2008鋼的脫碳層深度測(cè)定法標(biāo)準(zhǔn)對(duì)其脫碳層深度進(jìn)行測(cè)定分析，得到鋼的表面脫碳情況。...

【技術(shù)特征摘要】
1.一種模擬鋼的氧化脫碳的試驗(yàn)方法，其特征在于，步驟如下1)利用線切割制備直徑為4 6mm,高度為4 6mm的圓柱狀氧化脫碳模擬試樣；2)試樣表面經(jīng)過磨拋后，再通過清洗劑進(jìn)行超聲波清洗處理；3)將制備好的試樣放置于含多重氣路的動(dòng)態(tài)熱重分析儀內(nèi)，先進(jìn)行3-5次抽真空操作，再設(shè)置試驗(yàn)程序?yàn)樵贏r氣保護(hù)下以5 50°C /min升溫速率加熱到400 1400°C，加熱保溫時(shí)間為I 300 min ;最后在Ar氣保護(hù)下以5 50°C /min速率降至室溫；整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中通入的氣體總流量為50 250ml/min，并保持不變；在保溫時(shí)通入體積百分比為 2% 10%的O2氣氛；4)模擬試驗(yàn)過程中，熱重分析儀實(shí)現(xiàn)鋼樣在...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：史學(xué)星，鞠新華，劉衛(wèi)平，蔡寧，佟倩，張瑋，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：首鋼總公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：