[發(fā)明專利]一種內(nèi)耗法測定低碳微合金鋼中Nb(C,N)溶解溫度的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210379032.8
• 申請日: 2012-10-09
• 公開（公告）號: CN102854211A
• 公開（公告）日: 2013-01-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉麗華;何宜柱;張暉;王發(fā)倉
• 申請（專利權(quán)）人: 南京鋼鐵股份有限公司;安徽工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: G01N25/04
• 分類號: G01N25/04
• 代理公司: 南京匯盛專利商標事務(wù)所(普通合伙) 32238
• 代理人: 陳揚

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技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于材料冶金技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種內(nèi)耗法測定低碳微合金鋼中Nb(C,N)溶解溫度的檢測方法。

背景技術(shù)

微合金元素Nb是發(fā)展現(xiàn)代超級鋼最主要的合金元素之一，主要表現(xiàn)為在熱軋過程中抑制奧氏體的形變再結(jié)晶并阻止晶粒長大，通過鈮的碳氮化合物Nb(C,N)的應(yīng)變誘導(dǎo)析出，對鋼進行細晶強化和沉淀強化。由于該類鋼連鑄過程中通常已有大量Nb(C,N)析出，因此，熱軋加熱溫度的選擇首先需要考慮的是Nb(C,N)的溶解溫度，為制定合理的熱軋生產(chǎn)過程中的加熱溫度與工藝提供理論依據(jù)，促使熱軋變形前Nb元素完全固溶于奧氏體。

本發(fā)明之前，微合金鋼中Nb(C,N)的溶解溫度檢測采用的方法一般有TEM顯微觀察法和熱力學(xué)計算，這兩種方法前種難以準確的定量，后者由于僅考慮了理想狀態(tài)的熱力學(xué)數(shù)據(jù)，對于工業(yè)實際生產(chǎn)板坯而言，計算結(jié)果與實際數(shù)據(jù)存在一定的偏差。最近，中國專利CN201010017958公開了一種電阻率檢測低碳微合金鋼中Nb(C,N)溶解溫度的方法，但其原理主要依據(jù)Nb(C,N)對晶粒尺寸的細化作用引起電阻率的改變，因此專利限定微合金鋼種Nb含量需達到0.03?%，而微合金鋼種Nb的添加量往往低于該值。

內(nèi)耗是一種材料的物理性質(zhì)，金屬材料中不同的缺陷類型，缺陷組態(tài)，能表現(xiàn)出豐富的內(nèi)耗現(xiàn)象。缺陷的運動會引起內(nèi)耗，反過來，內(nèi)耗現(xiàn)象的分析又會提供關(guān)于材料缺陷的相關(guān)信息，得到關(guān)于缺陷種類、組態(tài)、密度、熱力學(xué)過程等相關(guān)信息。已有少數(shù)專利公開了鋼鐵材料內(nèi)耗測量方法和裝置的改進技術(shù)，但將內(nèi)耗技術(shù)直接應(yīng)用于金屬材料研究的國內(nèi)專利技術(shù)尚不多見。鋼鐵材料在加熱過程中出現(xiàn)的內(nèi)耗峰主要為Snoek(SK)峰和Snoek-Koster-Ke(SKK)峰。其中SK峰一般出現(xiàn)的溫度在20~70℃左右，是由于bcc金屬中間隙原子擴散引起的內(nèi)耗，從而可間接表征鋼鐵材料中與C、N等間隙原子的固溶量相關(guān)的材料特性。鋼鐵材料中另一個重要的內(nèi)耗源是位錯，SKK?峰出現(xiàn)的位置一般在180~250?℃左右，其產(chǎn)生的原因是位錯拖拽溶質(zhì)原子的交互作用產(chǎn)生的內(nèi)耗峰，導(dǎo)致鋼鐵材料中位錯運動阻力變化的因素均將使SKK峰的特征發(fā)生變化。在低碳微合金鋼中，極少量納米級Nb(C,N)第二相粒子的析出就可以對位錯起到顯著的釘扎作用。因此，Nb(C,N)的析出及Nb的固溶含量變化將使SKK內(nèi)耗峰的強弱隨之而出現(xiàn)改變。SKK峰的強度隨Nb(C,N)析出增多而減弱，而Nb以固溶態(tài)存在時將減小對位錯的釘扎作用，SKK峰強度增加，從而為內(nèi)耗技術(shù)判斷Nb(C,N)溶解溫度提供判據(jù)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種內(nèi)耗法測定低碳微合金鋼中Nb(C,N)溶解溫度的方法，該方法通過適當?shù)那盁崽幚砉に嚕捎脙?nèi)耗技術(shù)、準確測定低碳微合金鋼中Nb(C,N)析出相溶解溫度。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的：

一種內(nèi)耗法測定低碳微合金鋼中Nb(C,N)溶解溫度的方法，其特征在于：該方法對低碳微合金鋼進行預(yù)先熱處理，通過測定Nb(C,N)第二相對位錯釘扎作用引起的SKK內(nèi)耗峰強度的變化，確定Nb(C,N)的溶解溫度；具體步驟如下：

1）低碳微合金鋼合金成分中鈮含量超過0.01%，C含量低于0.2%；

2）將經(jīng)Nb(C,?N)已充分析出的試樣在900～1260?℃之間進行保溫，且間隔相同溫度選取一個溫度測試點，每個測試溫度下試樣均保溫60-70分鐘后迅速在水中冷卻，使在Nb(C,N)溶解溫度以上加熱的試樣中Nb(C,?N)析出相充分溶解，避免固溶的Nb元素重新以Nb(C,N)的形式析出；

3）將經(jīng)固溶處理后的試樣在高于SKK峰出現(xiàn)溫度的350?℃進行60-70分鐘回火，消除材料快冷組織的內(nèi)部缺陷，使合金元素碳在內(nèi)耗測試前預(yù)先進行充分析出轉(zhuǎn)變，降低C元素在隨后300?℃以下溫度進行內(nèi)耗測試加熱過程中對SKK峰的影響；

4）采用內(nèi)耗法對經(jīng)上述熱處理工藝后的試樣進行測量，得到材料SKK內(nèi)耗峰的強度與溫度變化曲線，根據(jù)材料SKK內(nèi)耗峰的強度與溫度變化曲線確定Nb(C,N)的溶解溫度。

本發(fā)明中，由于極少量的納米級Nb(C,N)析出相就會與位錯運動形成強烈的交互作用，所以針對含Nb微合金鋼中鈮元素的含量超過0.01%即可，但由于C元素也是對內(nèi)耗值影響較大的元素，所以不僅采取了相應(yīng)的熱處理措施減輕C元素的影響，而且只針對C含量低于0.2%的低碳微合金鋼。