【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于钢铁及电磁学领域，尤其涉及一种基于磁导计测定钢中奥氏体含量的检测及计算方法。
技术介绍
1、钢中的奥氏体含量是高强钢、高端轴承钢及合金钢、热处理钢、钢铁零部件中一项重要组织性能评价参数，与合金钢的热稳定性、热膨胀系数、硬度、性能均匀性等一系列指标有关。通常钢材的奥氏体含量测定依赖于xrd衍射法，具有制样麻烦，x射线渗透深度有限，检测结果的波动性大等一系列问题。近些年，一系列具有优异的强度和韧性的新一代先进高强钢，如trip、twip、q&p、高强韧中锰钢等被研发出来。在这些新一代先进高强钢中，为了提高塑性和韧性，一般都引入亚稳态残余奥氏体的混合多相组织，利用残余奥氏体、逆转奥氏体的trip、twip效应提高钢材的塑性和韧性。这种人为引入的奥氏体组织往往呈现复杂的微观组织形态，层状、薄膜状、球状等一系列形态，微观尺寸低至几纳米，这给xrd衍射法测定和表征奥氏体组织含量带来较大的误差。对钢铁零部件、先进高强钢微观组织中的奥氏体含量准确、稳定、快速、无损测定，特别是对大体积钢材中的奥氏体含量快速、准确、无损的测定和评价，在工业生产和科研上具有至关重要的意义。
2、目前测量钢中奥氏体含量主要方法有xrd法、ebsd法、金相法、磁性法，其中xrd法和ebsd法测量应用最为广泛。xrd法是采用铜、钴靶产生x射线照射钢材试样表面，x射线在晶体结构产生衍射，利用奥氏体相与铁素体相在相结构上的差别(主要是晶体结构、点阵常数、晶面间距)，通过测量衍射角和衍射强度进行相结构区分和含量的确定。x射线法的设备复杂，在实验
3、xrd法测量钢中残余奥氏体含量的实验误差受样品条件、仪器限制和计算方法等影响，具体因素包括表面、纹理、粒度、扫描步长、聚焦、统计计数、峰边界、r值等。奥氏含量测量易受各种加工应力影响明显，样品表面的应力条件改变了残余奥氏体的衍射信号，一般都需要采用电解抛光或者等离子抛光进行去应力处理。材料的织构会导致部分角度的特征峰减弱和消失，导致测量误差。扫描步长及时间也对奥氏体含量的测量产生有明显，扫描速度过快，少量奥氏体含量的衍射峰被背景噪音掩盖。根据美国astm e975-03标准，采用xrd精确测量钢中的残余奥氏体含量需要几十个小时。对于纳米尺寸的晶体，有限尺寸效应导致xrd峰的scherrer展宽,特征峰高度下降，高角度衍射峰展宽并重叠一起，往往被背景噪音掩盖变得难以分辨，测量精度并不高。奥氏体特征峰的计算分数、衍射峰数和计算理论强度的特定方程都可能对奥氏体含量的测量产生明显的误差。在中锰钢等先进高强钢，微观组织由几十到几百纳米的板条奥氏体与铁素体交替分布组成，部分薄膜奥氏体尺寸通常甚至小于10nm，采用xrd测量奥氏体含量理论上将面临较大的误差。最后，xrd法是无法测量钢材深处的奥氏体含量，复杂且精细的制样要求，也限制在工业上应用。
4、目前，采用xrd法测定钢中残余奥氏体含量一般按照标准yb/t5338-2006进行，采用分段扫描马氏体的(200)α、(211)α晶面和奥氏体的(200)γ、(220)γ、(311)γ晶面的强度，进而计算钢中残余奥氏体的含量。该标准适用于无织构或织构较弱的钢的测定，通常经过轧制或者拉拔等机械加工的钢材，都存在一定含量的织构，很难制作出无织构样品。当钢中存在织构时，会导致一些衍射特征峰减弱、增强、消失等一系列问题，按照相同的奥氏体含量计算公式，会导致测量结果不准确。同时由于马氏体的(110)α最强峰与奥氏体组织的(111)γ最强峰部分重叠，导致分析时未采用这两相最强峰的强度进行分析，进一步影响了测量结果的准确度。
5、专利cn 101819167 a公开一种采用x-射线衍射仪测量钢中残余奥氏体含量的方法，该方法要求钢铁材料试样和标样不存在织构，测试前除去试样的表面残余应力，采用x-射线衍射仪测得的试样的峰强度和左右两背底强度，得到试样中奥氏体含量，这是传统的xrd法测量奥氏体含量的方法，避免不了xrd法测定钢中残余奥氏体含量的传统弊端。
6、专利cn 109738466 a公开一种基于全谱拟合分析测量钢中残余奥氏体含量的方法，也属于xrd法，通过全谱拟合分析计算得到钢样中残余奥氏体的含量。该方法需要采用复杂的软件拟合程序，xrd法面临的问题同样问题难以避免。
7、金相法和ebsd法都需要复杂的制样过程，金相法经腐蚀着色后在显微镜下人工区分，精度低，人为因素多。ebsd检测实验设备昂贵，扫描速度缓慢，需要逐帧成像，一般只能测量一块微小区域的奥氏体含量，需要经过复杂的软件处理，测量结果并不能反映钢种整体的奥氏体含量。金相法和ebsd法有较多的区域选择性、不确定性和随机性。
8、磁性法是根据钢铁中的不同相结构(晶体)的磁性差异测量奥氏体含量。磁性的差异来源于金属原子的3d电子层的量子状态有关，通常金属中只有fe、co、ni及少量的稀土对外显示出磁性。饱和磁化强度ms是磁性材料中呈现的一种重要的磁特性，这一物理量只与磁性材料的成分、晶体结构类型和温度有关，是研究材料内部结构及其物理、化学特性的重要参量。
9、饱和磁化强度ms是一个固定值，不因检测方法而改变，是铁磁性材料的固有参数。饱和磁化强度ms与材料的晶粒大小、织构、应力均无关。对于顺磁性或低反铁磁材料，没有固定的饱和磁化强度，相对磁化率是略大于1的常数，以顺磁性的奥氏体组织为例，在1t(＝10000oe)的磁场强度中，对应的极化强度只有20～50gs(0.002-0.005t)，远远小于铁磁性材料，因此顺磁性或者反铁磁材料的饱和磁化强度近似等于0。饱和磁化强度是铁磁性材料的磁性参数，是磁场强度趋近于无穷大时的磁化强度。磁性测量方法都是无法直接测量饱和磁化强度ms，只能无限接近饱和磁化强度。饱和磁化强度ms的测量方法有很多，一般根据试样大小可以分为两类，一类是基于小试样的磁场测量方法，主要有美国振动样品磁强计(vsm)、量子科学仪器公司的squid磁强计(quantum design squid magnetometer)、磁天平法等。
10、vsm、squid适用于小试样的磁性参数测量，采用电磁铁或者线圈产生稳定的磁场促使被测试样的磁化，通过检测试样振动产生电磁感应电压，通过计算确定材料的磁矩。这种方法检测的试样尺寸受到限制(vsm的试样一般不得超过0.28g)，大尺寸及形状不规则试样面临复杂的退磁因子计算，无法直接测出磁化曲线。vsm、squid研究设备造价昂贵，对检测试样要求严格，准确测量一般需要制作球形、椭球体或者正方体试样，退磁因子计算非常复杂，并不适合用于工业生产等领域。
11、另一类方法是基于大块体积铁磁性试样的磁通量测量方法，如b-h分析仪，直流和交流磁导计等方法；一般用于硅钢、永磁材料等铁磁性材料磁性参数测量，在硅钢和永磁材料磁性参数测量已经形成相对完善的测量标准。磁通量测量法一般都是在被测样品上缠本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于磁导计测定钢中奥氏体含量的检测及计算方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于磁导计测定钢中奥氏体含量的检测及计算方法，其特征在于，所述步骤1具体包括以下步骤：
3.根据权利要求1所述的一种基于磁导计测定钢中奥氏体含量的检测及计算方法，其特征在于，所述步骤2具体为：
4.根据权利要求1所述的一种基于磁导计测定钢中奥氏体含量的检测及计算方法，其特征在于，步骤2中所述磁导计的励磁线圈产生的最大磁场强度必须达到30000～150000A/m范围内，测量奥氏体含量大于50％钢时，设计磁场强度必须大于50000A/m；
5.根据权利要求1所述的一种基于磁导计测定钢中奥氏体含量的检测及计算方法，其特征在于，步骤2中检测前应测量被测试样的总长度L、总重量m及密度ρ，测量不确定度应在±0.5％范围内；同时采用千分尺沿试样长度方向按约10mm的间隔进行测量宽度、厚度或者直径，由测量结果计算平均横截面积，最大和最小横截面积之间的极差应不超过平均横截面积的0.5％。
6.根据权利要求1所述的一种基于磁导计测
7.根据权利要求6所述的一种基于磁导计测定钢中奥氏体含量的检测及计算方法，其特征在于，所述饱和磁化强度趋近定律的-Kennelly关系具体为：
...【技术特征摘要】
1.一种基于磁导计测定钢中奥氏体含量的检测及计算方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于磁导计测定钢中奥氏体含量的检测及计算方法，其特征在于，所述步骤1具体包括以下步骤：
3.根据权利要求1所述的一种基于磁导计测定钢中奥氏体含量的检测及计算方法，其特征在于，所述步骤2具体为：
4.根据权利要求1所述的一种基于磁导计测定钢中奥氏体含量的检测及计算方法，其特征在于，步骤2中所述磁导计的励磁线圈产生的最大磁场强度必须达到30000～150000a/m范围内，测量奥氏体含量大于50％钢时，设计磁场强度必须大于50000a/m；
5.根据...
【专利技术属性】
技术研发人员：黄红乾，杜林秀，高秀华，吴红艳，高彩茹，蓝慧芳，鄂圣菲，许晨昊，刘洋，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：
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