[發明專利]一種檢測鋼材中碳化物的方法

有效

• 申請號: 202010847077.8
• 申請日: 2020-08-21
• 公開（公告）號: CN112129817B
• 公開（公告）日: 2022-01-04
• 發明（設計）人: 徐健;顏佳音;袁隨;吳云龍;郭琦
• 申請（專利權）人: 中山大學
• 主分類號: G01N27/26
• 分類號: G01N27/26
• 代理公司: 廣州嘉權專利商標事務所有限公司 44205
• 代理人: 林德強

本發明公開了一種檢測鋼材中碳化物的方法，包括如下步驟：1)將鋼材試樣制成工作電極，然后組裝三電極體系的電化學測試裝置；2)采用電化學測試裝置，將工作電極置于堿液中，進行動電位極化掃描，得到電流密度對電極電勢的極化曲線；3)根據極化曲線作出電流密度與極化時間曲線，對電流密度與極化時間曲線上的峰進行積分，由峰的積分面積計算得到鋼材試樣中碳化物的溶解電量；4)根據碳化物的溶解電量，計算得到鋼材試樣中碳化物的含量。本發明檢測鋼材中碳化物的方法具有樣品制備簡單、測試速度快、對樣品表面損壞小等優點，且檢測設備尺寸小，方便攜帶，適用于鋼材碳化物含量的現場檢測。

技術領域

本發明涉及材料檢測技術領域，特別涉及一種檢測鋼材中碳化物的方法。

背景技術

超超臨界機組及其發電技術是目前世界上成熟、先進的潔凈煤發電技術之一，也是目前潔凈煤發電技術中的重要方向。鋼材由于其優異的組織穩定性和良好的高溫強度，成為超超臨界機組厚壁部件的最佳候選材料之一，在已投產和正在建設的超超臨界機組中獲得廣泛應用。由于在高溫的惡劣環境下長期運行，材料不可避免地會產生不同程度的蠕變損傷。蠕變會引起金屬材料微觀結構的改變，從而引起材料的塑性變形，使材料的硬度和強度發生改變，承載力降低，最終導致材料結構失效。蠕變是在高溫環境中服役的結構材料失效的主要原因之一，金屬材料高溫蠕變壽命的評價是工業安全生產的重要組成部分，對結構材料進行蠕變狀態檢測，對評估材料蠕變剩余壽命、保證工業設備的安全、穩定、長時間運行具有重要的意義。

馬氏體鋼在使用前通常進行回火處理以調節力學性能。在此過程中，碳會以碳化物的形式析出。碳化物的含量和尺寸會影響材料的微觀組織，如位錯的滑移和密度的改變，從而造成材料的蠕變損傷，因此檢測碳化物的含量對于預測材料蠕變壽命有重要意義。現有的碳化物含量檢測方法有點解萃取法、微觀組織分析法等，但這些現有的檢測方法具有評價時間長、實驗裝置復雜且不適合工業材料現場檢測的缺點，因此需要開發一種快速的、適用于現場檢測碳化物含量的方法。

發明內容

為了克服目前鋼材中碳化物含量檢測方法存在的問題，本發明的目的在于提供一種檢測鋼材中碳化物的方法。本發明這種檢測方法可以解決其他檢測方法對于材料壽命評價時間長、實驗裝置復雜、不適合工業現場檢測的問題。

本發明的構思如下：與其他檢測方法相比，電化學方法具有操作簡單、快速有效、適于現場檢測的優點。根據法拉第定律，電化學測試中溶解電流對應的電量與溶解碳化物具有一一對應關系，因此有望通過電化學曲線獲得樣品中的碳化物含量。本發明人針對鋼材碳化物的特點，通過研究合適的電化學測試條件，使得僅有碳化物發生溶解而其他物質不受影響，從而開發出一種能實現鋼材碳化物含量現場快速檢測的電化學方法。

為了實現上述目的，本發明所采取的技術方案是：

一種檢測鋼材中碳化物的方法，包括以下步驟：

1)將鋼材試樣制成工作電極，然后組裝三電極體系的電化學測試裝置；

2)采用步驟1)的電化學測試裝置，將工作電極置于堿液中，進行動電位極化掃描，得到電流密度對電極電勢的極化曲線；

3)根據步驟2)的極化曲線作出電流密度與極化時間曲線，對電流密度與極化時間曲線上的峰進行積分，由峰的積分面積計算得到鋼材試樣中碳化物的溶解電量；

4)根據步驟3)的碳化物的溶解電量，計算得到鋼材試樣中碳化物的含量。

優選的，這種檢測鋼材中碳化物的方法所述步驟1)中，鋼材試樣的面積為0.5cm²～1.5cm²；進一步優選的，鋼材試樣的面積為0.6cm²～1cm²。在本發明一些優選的具體實施方式中，選用長為1cm寬為1cm規格的鋼材試樣進行測試。