一种轴承钢材料热处理过程中所对应残余奥氏体含量的测定方法技术

本发明专利技术公开一种轴承钢材料热处理过程中所对应残余奥氏体含量的测定方法，首先测量待测轴承钢材料不同热处理状态下所对应的比容，同时对经电解抛光制样的上述轴承钢试样进行X射线实验，测得残余奥氏体含量，然后以残余奥氏体含量为横坐标，待测轴承钢材料的比容为纵坐标，建立待测轴承钢材料的残余奥氏体含量与比容的关系式，即工作曲线；通过所得的工作曲线图，根据待测轴承钢材料的比容数值在工作曲线图中的位置，或通过比较不同的热处理状态下的比容，定量判断得出待测轴承钢材料在某一热处理状态对应的残余奥氏体含量。本发明专利技术的测定方法具有试样制备简单，测量仪器通用，操作方便，实验数据精度高，重复性高，数据可靠等优点。

Method for measuring residual austenite content in heat treatment process of bearing steel material

Method for determination of residual austenite content corresponding to the invention discloses a bearing steel heat treatment process, the first measure bearing steel with different heat treatment volume of the corresponding state, and the bearing steel samples by electrolytic polishing samples prepared by X ray experiment, measured the content of residual austenite, then the residual the austenite content as abscissa and the volume to be tested steel bearing as the ordinate, setting up the relation of the content of residual austenite steel bearing with specific volume to be measured, namely working curve; the curve of figure through the work, according to the specific numerical bearing steel in the curve position to be measured, or by heat comparison of different processing state under specific quantitative judgment that measured the content of residual austenite steel bearing processing in a state corresponding to the heat. The measuring method of the invention has the advantages of simple sample preparation, universal measuring instrument, convenient operation, high precision of the experimental data, high repeatability and reliable data.

【技术实现步骤摘要】
一种轴承钢材料热处理过程中所对应残余奥氏体含量的测定方法
本专利技术属于物理学领域，涉及一种测量残余奥氏体含量的方法，具体来说是是一种轴承钢材料热处理过程中所对应残余奥氏体含量的测定方法。
技术介绍
在成品轴承零件中，尤其是精密轴承零件，对尺寸稳定性有较严格的要求。残余奥氏体是轴承钢等含Cr钢中的不稳定的物相，它在成品零件存放或使用过程中将发生体积变化的相转变，此转变将导致轴承的尺寸变化，影响轴承的精度，甚至可导致报废。因此，残余奥氏体的精确测量和控制，是保证轴承零件的尺寸稳定性从而保证轴承正常使用的关键技术。理论计算表明，每转变1％的残余奥氏体，其相对长度尺寸增大约0.01-0.1％数量级，体积将增大约0.03％，这对于外径为10mm的轴承，将变化0.003mm，这已经是精密工件的尺寸超差的极限。因此，对于轴承零件热处理(或冷处理)后的残余奥氏体量应定量测量，并根据轴承的具体工况和性能要求，采用适当热处理(或冷处理)工艺对其含量进行控制。目前测量残余奥氏体的方法有两种，一种是磁性检测分析法，此法测量精度低，且不能测量5％以下的残余奥氏体；另一种方法是X射线衍射法，此方法可测量到0.5％左右的残余奥氏体。但是，由于X射线衍射仪这类的现代大型测试仪器一般只有科研机构及高校才有配备，生产企业鲜有配备，这主要是其购入及维修成本均较高，且操作复杂，需要专业的技术人员。因此生产企业一般只能委托研究机构或者高校来测量，这增加了生产成本，且分析测量过程时间长，无法即时的指导生产。另外，X射线衍射法测量的仅为表面薄层区域(约10-15μm深度)的残余奥氏体含量。因此，对于轴承零件整体的残余奥氏体含量的测定，缺乏一种既能实现精确定量、且代价不高的相变分析方法。
技术实现思路
针对现有技术中的上述技术问题，本专利技术提供了一种轴承钢材料热处理过程中所对应残余奥氏体含量的测定方法，所述的这种轴承钢材料热处理过程中所对应残余奥氏体含量的测定方法要解决现有技术中采用X射线衍射法测量残余奥氏体含量的成本高、分析测量过程时间长的技术问题。本专利技术提供了一种轴承钢材料热处理过程中所对应残余奥氏体含量的测定方法，包括如下步骤：(1)首先建立待测轴承钢材料的残余奥氏体含量与比容的关系；先测量待测轴承钢材料不同热处理状态下所对应的比容，随后对经电解抛光制样的上述轴承钢试样进行X射线法实验，得出残余奥氏体含量；以残余奥氏体含量为横坐标，待测轴承钢材料的比容为纵坐标，建立待测轴承钢材料的残余奥氏体含量与比容之间的关系式，即工作曲线；(2)通过步骤(1)中的工作曲线图，根据待测轴承钢材料不同热处理状态下所测出比容数值在工作曲线图中的位置，或通过比较不同的热处理状态下的比容，定量计算得出待测轴承钢材料在某一热处理状态对应的残余奥氏体含量。进一步的，所述待测轴承钢材料经不同的热处理状态所对应的比容的测量是通过阿基米德法测量而得，所述阿基米德法测量的步骤如下：首先，测量某一热处理状态下待测轴承钢材料在空气中的质量，记作m1；然后，将某一热处理状态下的待测轴承钢材料放置在盛有已知密度的液体的容器中，测量待测轴承钢材料浸没在密度为ρ液的液体中的质量，记作m2；最后，按计算公式(1)，得到上述某一热处理状态下的待测轴承钢材料的比容v物(即ρ物-1)，公式(1)：进一步的，所述待测轴承钢材料残余奥氏体的含量是通过X射线法测量而得，所述的X射线法测量的步骤按照标准YB/T5338-2006“钢中残余奥氏体定量测定X射线衍射仪法”执行。进一步的，测量待测轴承钢材料质量所用的仪器为精密天平，所述精密天平的感量至少为10-3g。进一步的，所述的待测轴承钢材料为含有残余奥氏体的高铬碳钢。进一步的，所述的待测轴承钢材料的热处理状态包括轴承钢的淬火、或者深冷处理。本专利技术提供了一种新的测量残余奥氏体含量(体积)的方法。该方法可直接反映残余奥氏体转变过程的变化；测量精度高，重复性高；仪器价格及使用费用低，易操作。利用该方法，可以在企业内方便地、实时地实现对轴承零件热处理(或冷处理)后的残余奥氏体量的定量测量，进而调整其热处理(或冷处理)工艺参数，及时在线的优化生产工艺。本专利技术的技术原理是：材料热处理的相变往往都是伴随着体积及尺寸改变的一级相变。因此，测量材料热处理前、后体积的变化，即可定量表征材料的热处理及相变的状态。一方面，单位质量的体积可用比容(v＝ρ-1即密度的倒数)来表达，密度是固体材料的一个基本的性能，其可由二次称重法(阿基米德法)，用精密天平来实现测量。密度的测量精度受到仪器精度及仪器操作的限制，以前的旧式天平测量，采用人工加载砝码，人工读取光标数据，除皮操作麻烦，重复性差，误差大，操作费时费工。因此旧式天平难以有效的实现本专利技术的精确测量。目前残余奥氏体含量测量的可靠方法是X射线衍射方法，此方法可测量到0.5％左右的残余奥氏体，但是，X射线衍射法测量的仅为表面薄层区域(约10-15μm深度)的残余奥氏体含量，此前未见他人用密度方法来测量和分析材料内部的残余奥氏体含量的报道。另一方面，随着电子技术的发展，精密的电子天平一改旧式天平繁琐的测量加载和测量结果的读取方法，测量操作简单，精度较高，测量感量达到1-0.01mg。本专利技术正是利用目前测量仪器的进步，将二次称重法应用于轴承钢材料热处理过程的残余奥氏体含量的测量分析领域。本专利技术将比容差法应用于轴承钢材料整体的残余奥氏体含量的测量分析和研究。该方法具有精度较高、且对轴承钢材料残余奥氏体转变的体积(或比容)变化敏感，残余奥氏体含量相对体积感量(或精确度)可达0.01％及更高。本专利技术可直接反映轴承钢材料的残余奥氏体转变过程的变化，分析中所用仪器为天平，简单通用，操作过程简单，并且操作时仪器无需变温、真空条件等特殊环境；对待测轴承钢试样的制备无特殊要求，对待测轴承钢材料无损，数据处理简单，精准度高；分析过程速度快、耗能低、耗材少，即整个分析判断的过程不要求操作人员有很高的理论知识，减少了人力、物力、财力的消耗。本专利技术和已有技术相比，其技术进步是显著的。本专利技术的测量方法具有试样制备简单，测量仪器通用，操作方便，实验数据精度高，重复性高，数据可靠等优点。本专利技术适用于不同热处理状态的轴承钢材料的残余奥氏体含量的测量，不同热处理状态包括轴承钢的淬火，以及深冷处理等状态。本专利技术的测量材料轴承钢材料包括ZGCr15，9Cr18，Cr4Mo4V等，同时适用于所有含有残余奥氏体的高铬碳钢。附图说明图1是实施例1中待测轴承钢材料的工作曲线。具体实施方式下面通过具体实例并结合附图对本专利技术进一步阐述，但不局限本专利技术。实施例1一种轴承钢材料热处理过程中所对应残余奥氏体含量的测定方法，具体操作步骤如下：(1)首先建立待测轴承钢材料的残余奥氏体含量与比容的工作曲线先测量3个待测轴承钢试样在不同热处理状态下所对应的比容，然后对经过电解抛光的轴承钢试样进行X射线法实验，得到残余奥氏体含量；以残余奥氏体含量为横坐标，比容为纵坐标，建立待测轴承钢材料的残余奥氏体含量与比容的关系式，即工作曲线；本专利技术实施例中质量测定所用的仪器为CP153型电子数字天平，感量为10-3g，对质量为10g物体相对测量精度可达0.01％。待分析测试的轴承钢材料为ZGCr15，三个轴承本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种轴承钢材料热处理过程中所对应残余奥氏体含量的测定方法，其特征在于包括如下步骤：(1)首先建立待测轴承钢材料的残余奥氏体含量与比容的关系；先测量待测轴承钢材料不同热处理状态下所对应的比容，随后对经电解抛光制样的上述轴承钢试样进行X射线法实验，得出残余奥氏体含量；以残余奥氏体含量为横坐标，待测轴承钢材料的比容为纵坐标，建立待测轴承钢材料的残余奥氏体含量与比容之间的关系式，即工作曲线；(2)通过步骤(1)中的工作曲线图，根据待测轴承钢材料不同热处理状态下所测出比容数值在工作曲线图中的位置，或通过比较不同的热处理状态下的比容，定量计算得出待测轴承钢材料在某一热处理状态对应的残余奥氏体含量。

【技术特征摘要】
1.一种轴承钢材料热处理过程中所对应残余奥氏体含量的测定方法，其特征在于包括如下步骤：(1)首先建立待测轴承钢材料的残余奥氏体含量与比容的关系；先测量待测轴承钢材料不同热处理状态下所对应的比容，随后对经电解抛光制样的上述轴承钢试样进行X射线法实验，得出残余奥氏体含量；以残余奥氏体含量为横坐标，待测轴承钢材料的比容为纵坐标，建立待测轴承钢材料的残余奥氏体含量与比容之间的关系式，即工作曲线；(2)通过步骤(1)中的工作曲线图，根据待测轴承钢材料不同热处理状态下所测出比容数值在工作曲线图中的位置，或通过比较不同的热处理状态下的比容，定量计算得出待测轴承钢材料在某一热处理状态对应的残余奥氏体含量。2.如权利要求1所述的一种轴承钢材料热处理过程中所对应残余奥氏体含量的测定方法，其特征在于：所述待测轴承钢材料经不同的热处理状态所对应的比容的测量是通过阿基米德法测量而得，所述阿基米德法测量的步骤如下：首先，测量某一热处理状态下待测轴承钢材料在空气中的质量，记作m1；然后，将某一热处理状态下的待测轴承钢材料放置在...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈锟，刘琦，刘克家，陈惠芬，陈麒忠，吴新猛，
申请(专利权)人：上海应用技术大学，
类型：发明
国别省市：上海,31