中低淬透性钢材淬透性测量构件及测量方法.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202010038565.4 (22)申请日 2020.01.14 (71)申请人 昆明理工大学 地址 650093 云南省昆明市五华区学府路 253号 (72)发明人 李萌蘖徐大成郑善举 (74)专利代理机构 昆明合众智信知识产权事务 所 53113 代理人 张玺 (51)Int.Cl. G01N 21/84(2006.01) G01N 1/28(2006.01) G01N 1/42(2006.01) G01N 1/44(2006.01) (54)发明名称 一种中低淬透性钢材淬。

2、透性测量构件及测 量方法 (57)摘要 本发明涉及一种中低淬透性钢材淬透性测 量构件及测量方法， 属于金属材料淬透性测试技 术领域。 本发明中低淬透性钢材淬透性测量构件 包括底座、 支架、 进液管、 进液阀、 储液箱、 测试试 样、 淬火液、 排液管、 排液阀， 储液箱固定设置在 底座上， 储液箱的顶部侧端设置有与储液箱腔体 连通的进液管， 淬火液设置在储液箱中， 储液箱 的底端设置有与储液箱腔体连通的排液管， 排液 管上设置有排液阀， 支架水平固定设置在储液箱 低部的内壁； 测试试样设置在支架上； 测试试样 为不等径锥体结构。 本发明通过将测试试样设置 为不等径锥体结构以解决试样量大的技术问。

3、题， 通过在同一个中低淬透性钢材淬透性测量装置 中进行同一个实验， 以保证试样淬火条件一致。 权利要求书1页 说明书5页 附图3页 CN 111122576 A 2020.05.08 CN 111122576 A 1.一种中低淬透性钢材淬透性测量构件， 其特征在于， 包括底座(1)、 支架(2)、 进液管 (3)、 进液阀(4)、 储液箱(5)、 测试试样(6)、 淬火液(7)、 排液管(8)、 排液阀(9)， 储液箱(5)固定设置在底座(1)上， 储液箱(5)的顶部侧端设置有与储液箱(5)腔体连通 的进液管(3)， 淬火液(7)设置在储液箱(5)中， 储液箱(5)的底端设置有与储液箱(5)腔。

4、体连 通的排液管(8)， 排液管(8)上设置有排液阀(9)， 支架(2)水平固定设置在储液箱(5)低部的 内壁； 测试试样(6)设置在支架(2)上； 测试试样(6)为不等径锥体结构。 2.根据权利要求1所述中低淬透性钢材淬透性测量构件， 其特征在于： 支架(2)为网状 结构， 测试试样(6)放置在网状结构支架上。 3.中低淬透性钢材淬透性测量方法， 其特征在于： 采用权利要求1或2所述中低淬透性 钢材淬透性测量构件， 具体步骤如下： (1)将钢材加工成不等径锥体结构的测试试样； (2)将不等径锥体结构的测试试样热处理至奥氏体化温度并保温使测试试样完全奥氏 体化； (3)将支架水平固定设置在储液。

5、箱的内壁， 打开进液管的进液阀， 将淬火液加入到储液 箱中至储液箱中淬火液可漫过支架上的测试试样； (4)将完全奥氏体化的不等径锥体结构的测试试样迅速放至储液箱的支架上， 打开进 液管的进液阀和排液管的排液阀使储液箱中淬火液流动保持温度不变； 进液管和排液管中 淬火液流量相同； (5)待不等径锥体结构的测试试样完全冷却后得到淬火测试试样； (6)将淬火测试试样沿轴向对分剖开， 通过金相观察剖面组织， 根据组织形貌确定其临 界淬透直径； (7)根据临界淬透直径评定钢材的淬透性。 4.根据权利要求3所述中低淬透性钢材淬透性测量方法， 其特征在于： 进液管中淬火液 的流速与测试试样尺寸、 进液管直径。

6、在数值上的关系为： 其中v为进液管中淬火液的流速(m/s)； l为测试试样的长度(mm)； D为测试试样大端头 的直径(mm)； d为测试试样小端头的直径(mm)； H为进液管的直径(mm)。 权利要求书 1/1 页 2 CN 111122576 A 2 一种中低淬透性钢材淬透性测量构件及测量方法 技术领域 0001 本发明涉及一种中低淬透性钢材淬透性测量构件及测量方法， 属于金属材料淬透 性测试技术领域。 背景技术 0002 钢材的淬透性是指钢材在奥氏体化后淬火获得有效淬硬深度的能力， 一般将从淬 火端到半马氏体区的深度规定为有效淬硬层的深度。 了解钢的淬透性对于为工件选择合适 的钢材、 为。

7、零件确定合理的热处理工艺等具有十分重要的意义。 0003 临界淬透直径法是测量材料淬透性的一种方法， 临界淬透直径法是指圆棒试样在 某淬火液中淬火后， 截面中心被淬成半马氏体区的最大直径， 用D0表示， D0越大则材料的淬 透性越好。 0004 现有技术中临界淬透直径的测量方法为将某种钢材制成一组不同直径的圆柱体 试样， 在相同条件下淬火后， 找出其中心组织恰好为半马氏体区的一个试样， 该试样的直径 即为临界淬透直径。 因此， 现有技术中临界淬透直径法需要制备的试样量大， 需要保证各个 试样淬火条件一致， 时间和材料的消耗较大。 发明内容 0005 本发明针对现有技术中临界淬透直径法的试样量大。

8、， 并且难以保证各个试样淬火 条件一致的问题， 提供一种中低淬透性钢材淬透性测量构件及测量方法， 本发明通过将测 试试样设置为不等径锥体结构以解决试样量大的技术问题， 通过在同一个中低淬透性钢材 淬透性测量装置中进行同一个实验， 以保证试样淬火条件一致。 0006 进一步地， 本发明通过进液管中淬火液的流量与试样尺寸、 进液管直径的关系可 以保证淬火液在实验时不会因为工件向淬火液中散热而导致它的温度升高， 确定了淬火条 件的稳定性。 0007 一种中低淬透性钢材淬透性测量构件， 包括底座1、 支架2、 进液管3、 进液阀4、 储液 箱5、 测试试样6、 淬火液7、 排液管8、 排液阀9， 00。

9、08 储液箱5固定设置在底座1上， 储液箱5的顶部侧端设置有与储液箱5腔体连通的进 液管3， 淬火液7设置在储液箱5中， 储液箱5的底端设置有与储液箱5腔体连通的排液管8， 排 液管8上设置有排液阀9， 支架2水平固定设置在储液箱5低部的内壁； 0009 测试试样6设置在支架2上； 0010 测试试样6为不等径锥体结构。 0011 进一步地， 所述支架2为网状结构， 测试试样6放置在网状结构支架上。 0012 中低淬透性钢材淬透性测量方法， 采用所述中低淬透性钢材淬透性测量构件， 具 体步骤如下： 0013 (1)将钢材加工成不等径锥体结构的测试试样； 0014 (2)将不等径锥体结构的测试试。

10、样热处理至奥氏体化温度并保温使测试试样完全 说明书 1/5 页 3 CN 111122576 A 3 奥氏体化； 0015 (3)将支架水平固定设置在储液箱的内壁， 打开进液管的进液阀， 将淬火液加入到 储液箱中至储液箱中淬火液可漫过支架上的测试试样； 0016 (4)将完全奥氏体化的不等径锥体结构的测试试样迅速放至储液箱的支架上， 打 开进液管的进液阀和排液管的排液阀使储液箱中淬火液流动保持温度不变； 进液管和排液 管中淬火液流量相同； 0017 (5)待不等径锥体结构的测试试样完全冷却后得到淬火测试试样； 0018 (6)将淬火测试试样沿轴向对分剖开， 通过金相观察剖面组织， 根据组织形貌。

11、确定 其临界淬透直径； 0019 (7)根据临界淬透直径评定钢材的淬透性。 0020 进一步地， 所述进液管中淬火液的流速与测试试样尺寸、 进液管直径在数值上的 关系为： 0021 0022 其中v为进液管中淬火液的流速(m/s)； l为测试试样的长度(mm)； D为测试试样大 端头的直径(mm)； d为测试试样小端头的直径(mm)； H为进液管的直径(mm)。 0023 所述根据临界淬透直径评定钢材的淬透性的具体方法为临界直径越大， 钢材的淬 透性越好。 0024 本发明的有益效果是： 0025 (1)本发明通过将测试试样设置为不等径锥体结构以解决试样量大的技术问题， 通过在同一个中低淬透性。

12、钢材淬透性测量装置中进行同一个实验， 以保证试样淬火条件一 致， 并且大幅降低了时间和材料成本； 0026 (2)本发明通过进液管中淬火液的流量与试样尺寸、 进液管直径的关系可以保证 淬火液在实验时不会因为工件向淬火液中散热而导致它的温度升高， 确定了淬火条件的稳 定性； 0027 (3)本发明采用试样的直径是连续变化的， 所以在切开试样后通过金相观察可直 接直观、 准确地找到中心为半马氏体区的临界直径D0。 附图说明 0028 图1为中低淬透性钢材淬透性测量构件结构示意图(正视)； 0029 图2为中低淬透性钢材淬透性测量构件结构示意图(俯视)； 0030 其中， 1-底座、 2-支架、 3。

13、-进液管、 4-进液阀、 5-储液箱、 6-测试试样、 7-淬火液、 8- 排液管、 9-排液阀； 0031 图3为不等径锥体结构的测试试样结构示意图， 其中a为侧视图， b为主视图； 0032 图4为临界淬透直径示意图； 0033 图5为实施例23测试试样热处理工艺图； 0034 图6为实施例2金相图。 说明书 2/5 页 4 CN 111122576 A 4 具体实施方式 0035 下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细说明， 但本发明的保护范围并不限 于所述内容。 0036 实施例1： 从图13所示， 一种中低淬透性钢材淬透性测量构件， 包括底座1、 支架 2、 进液管3、 进液阀4、。

14、 储液箱5、 测试试样6、 淬火液7、 排液管8、 排液阀9， 0037 储液箱5固定设置在底座1上， 储液箱5的顶部侧端设置有与储液箱5腔体连通的进 液管3， 淬火液7设置在储液箱5中， 储液箱5的底端设置有与储液箱5腔体连通的排液管8， 排 液管8上设置有排液阀9， 支架2水平固定设置在储液箱5低部的内壁； 0038 测试试样6设置在支架2上； 0039 测试试样6为不等径锥体结构； 0040 优选的， 支架2为网状结构， 测试试样6放置在网状结构支架上； 0041 中低淬透性钢材淬透性测量方法， 采用所述中低淬透性钢材淬透性测量构件， 具 体步骤如下： 0042 (1)将钢材加工成不等径。

15、锥体结构的测试试样； 0043 (2)将不等径锥体结构的测试试样热处理至奥氏体化温度并保温使测试试样完全 奥氏体化； 0044 (3)将支架水平固定设置在储液箱的内壁， 打开进液管的进液阀， 将淬火液加入到 储液箱中至储液箱中淬火液可漫过支架上的测试试样； 0045 (4)将完全奥氏体化的不等径锥体结构的测试试样迅速放至储液箱的支架上， 打 开进液管的进液阀和排液管的排液阀使储液箱中淬火液流动保持温度不变； 进液管和排液 管中淬火液流量相同； 所述进液管中淬火液的流速与测试试样尺寸、 进液管直径在数值上 的关系为： 0046 0047 其中v为进液管中淬火液的流速(m/s)； l为测试试样的长。

16、度(mm)； D为测试试样大 端头的直径(mm)； d为测试试样小端头的直径(mm)； H为进液管的直径(mm)； 0048 (5)待不等径锥体结构的测试试样完全冷却后得到淬火测试试样； 0049 (6)将淬火测试试样沿轴向对分剖开， 通过金相观察剖面组织， 根据组织形貌确定 其临界淬透直径(见图4)； 0050 (7)根据临界淬透直径评定钢材的淬透性： 根据临界淬透直径评定钢材的淬透性 的具体方法为临界直径越大， 钢材的淬透性越好。 0051 实施例2： 本实施例采用实施例1中低淬透性钢材淬透性测量构件对中低淬透性钢 材进行淬透性测量的方法， 具体步骤如下： 0052 (1)将核电大型锻件S。

17、A508-3钢加工成不等径锥体结构的测试试样(见图3)， 其中 大径为30mm， 小径为20mm， 长度为100mm； 0053 (2)将不等径锥体结构的SA508-3钢测试试样放入热处理炉中加热30min升温到 900， 在900下保温30min使试样完全奥氏体化， 加热工艺如图5所示； 0054 (3)将支架水平固定设置在储液箱的内壁， 打开进液管的进液阀， 将淬火液(水)加 入到储液箱中至储液箱中淬火液可漫过支架上的测试试样； 说明书 3/5 页 5 CN 111122576 A 5 0055 (4)将完全奥氏体化的不等径锥体结构的SA508-3钢测试试样迅速放至储液箱的 支架上以避免试。

18、样温度降低， 打开进液管的进液阀和排液管的排液阀使储液箱中淬火液 (水)流动保持温度不变； 进液管和排液管中淬火液(水)流量相同； 所述进液管中淬火液 (水)的流速与测试试样尺寸、 进液管直径在数值上的关系为： 0056 0057 其中v为进液管中淬火液(水)的流速(m/s)； l为测试试样的长度(mm)； D为测试试 样大端头的直径(mm)； d为测试试样小端头的直径(mm)； H为进液管的直径(mm)； 0058 (5)待不等径锥体结构的SA508-3钢测试试样完全冷却(淬火30min)后得到SA508- 3钢淬火测试试样； 0059 (6)将SA508-3钢淬火测试试样沿轴向对分剖开， 。

19、用4硝酸酒精溶液腐蚀剖面， 在 显微镜下观察直径为20mm、 22mm、 29mm位置的金相组织， 如图6所示， 图6a为直径20mm 的金相图， 图6b为直径22mm的金相图， 图6c为直径29mm的金相图， 从图6可知， 直径20mm的金 相为马氏体区金相， 直径22mm的金相为半马氏体区金相， 直径29mm的金相为非马氏体区金 相， 根据组织形貌确定其临界淬透直径D022mm； 0060 (7)根据临界淬透直径D022mm评定钢材的淬透性： 根据临界淬透直径评定钢材 的淬透性的具体方法为临界直径越大， 钢材的淬透性越好， SA508-3钢在淬火液(油)中临界 淬透直径22mm判断知： S。

20、A508-3属于淬透性略偏低的钢材。 0061 实施例3： 本实施例采用实施例1中低淬透性钢材淬透性测量构件对中低淬透性钢 材进行淬透性测量的方法， 具体步骤如下： 0062 (1)将核电大型锻件SA508-3钢加工成不等径锥体结构的测试试样(见图3)， 其中 大径为30mm， 小径为20mm， 长度为100mm； 0063 (2)将不等径锥体结构的SA508-3钢测试试样放入热处理炉中加热30min升温到 900， 在900下保温30min使试样完全奥氏体化， 加热工艺如图5所示； 0064 (3)将支架水平固定设置在储液箱的内壁， 打开进液管的进液阀， 将淬火液(油)加 入到储液箱中至储液。

21、箱中淬火液可漫过支架上的测试试样； 0065 (4)将完全奥氏体化的不等径锥体结构的SA508-3钢测试试样迅速放至储液箱的 支架上以避免试样温度降低， 打开进液管的进液阀和排液管的排液阀使储液箱中淬火液 (油)流动保持温度不变； 进液管和排液管中淬火液(水)流量相同； 所述进液管中淬火液 (油)的流速与测试试样尺寸、 进液管直径在数值上的关系为： 0066 0067 其中v为进液管中淬火液(油)的流速(m/s)； l为测试试样的长度(mm)； D为测试试 样大端头的直径(mm)； d为测试试样小端头的直径(mm)； H为进液管的直径(mm)； 0068 (5)待不等径锥体结构的SA508-3。

22、钢测试试样完全冷却(淬火40min)后得到SA508- 3钢淬火测试试样； 0069 (6)将SA508-3钢淬火测试试样沿轴向对分剖开， 用4硝酸酒精溶液腐蚀剖面， 在 显微镜下观察直径为20mm、 22mm、 29mm位置的金相组织， 根据组织形貌确定其临界淬 透直径D021mm； 说明书 4/5 页 6 CN 111122576 A 6 0070 (7)根据临界淬透直径D021mm评定钢材的淬透性： 根据临界淬透直径评定钢材 的淬透性的具体方法为临界直径越大， 钢材的淬透性越好， SA508-3钢在淬火液(油)中临界 淬透直径为21mm； SA508-3钢在淬火液(水)中临界淬透直径22。

23、mm， 因此SA508-3钢在淬 火液(水)中的临界淬透直径大于SA508-3钢在淬火液(油)中临界淬透直径， 说明SA508-3钢 在淬火液(水)中的淬透性表现优越于SA508-3钢在淬火液(油)中的淬透性表现， 但SA508-3 钢在淬火液(水或油)中的临界淬透直径均较低， 说明SA508-3属于淬透性略偏低的钢材。 0071 以上是对本发明的具体实施方式作了详细说明， 但是本发明并不限于上述实施方 式， 在本领域普通技术人员所具备的知识范围内， 还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作 出各种变化。 说明书 5/5 页 7 CN 111122576 A 7 图1 图2 图3 说明书附图 1/3 页 8 CN 111122576 A 8 图4 图5 说明书附图 2/3 页 9 CN 111122576 A 9 图6 说明书附图 3/3 页 10 CN 111122576 A 10 。