[發明專利]一種彈簧鋼盤條中夾雜物檢測及評價方法

在審

• 申請號: 202110628392.6
• 申請日: 2021-06-04
• 公開（公告）號: CN113376195A
• 公開（公告）日: 2021-09-10
• 發明（設計）人: 胡陽;劉光旭;王曉峰;楊杰
• 申請（專利權）人: 中國航發北京航空材料研究院
• 主分類號: G01N23/2251
• 分類號: G01N23/2251;G01N23/2202;G01N23/2206;G01N23/20091
• 代理公司: 中國航空專利中心 11008
• 代理人: 孟慶浩

本發明屬于金屬檢測分析技術領域，涉及一種彈簧鋼盤條中夾雜物檢測及評價方法。彈簧鋼盤條經金相制樣、電解腐蝕及SEM/EDS檢測，使得試樣縱截面表層鋼基體溶解，夾雜物不被破壞，夾雜物周圍的空隙完全裸露出來，獲得夾雜物及其周圍空隙形貌及尺寸和夾雜物成分。通過引入評價參數夾雜物等效尺寸和夾雜物收縮系數，全新正確定義了實際可能引起彈簧鋼疲勞斷裂的缺陷大小及特性，這為評價彈簧鋼的潔凈度提供了更加真實且全面的方法，對彈簧鋼生產過程夾雜物控制及冶煉工藝具有更加正確的指導意義。

技術領域

本發明屬于金屬檢測分析技術領域，涉及一種彈簧鋼盤條中夾雜物檢測及評價方法。

背景技術

彈簧鋼常被用于生產汽車用高品質懸架及氣門簧，而隨著當前高檔汽車輕量化的發展，則需要彈簧鋼必須具有相當可靠的疲勞壽命及優良的抗疲勞性能。彈簧鋼內部的非金屬夾雜物經常會成為疲勞裂紋起源，導致彈簧鋼在使用過程中產生疲勞斷裂。因此，控制彈簧鋼中的夾雜物，改善彈簧鋼的潔凈度對于提高其疲勞壽命及疲勞性能具有重要作用。

不同用途彈簧鋼的生產工藝不同，鋁脫氧超低氧控制工藝和硅脫氧夾雜物塑性化控制工藝生產的彈簧鋼中夾雜物類型等也不同。國內外研究表明，夾雜物與鋼基體的熱膨脹、凝固收縮系數及硬度均不同，導致鋼在加熱及冷卻或在軋制過程中會在夾雜物周圍形成空洞或裂縫，而且夾雜物與鋼基體之間形成的空隙對彈簧鋼疲勞性能的不利影響同夾雜物相當。但當前彈簧鋼中夾雜物檢測方法仍主要采用傳統的金相法和酸溶法，均只局限于夾雜物本身的檢測，無法關注到同樣對彈簧鋼疲勞性能不利影響的夾雜物周圍的空隙，而且不同類型夾雜物在彈簧鋼盤條中的形狀尺寸也不同，與鋼基體之間形成的空隙也不同，如果單獨只檢測關注夾雜物自身尺寸，則降低了可能對彈簧鋼造成疲勞裂紋起源的缺陷尺寸的判斷，導致對彈簧鋼質量及疲勞壽命的誤判。因此，針對此情況，本發明意在提供一種更加真實且全面反映彈簧鋼盤條中夾雜物情況的檢測及評價方法，對彈簧鋼潔凈度及疲勞性能等做出正確判斷，準確指導彈簧鋼生產過程冶煉工藝及夾雜物控制。

發明內容

本發明的目的是：提供一種彈簧鋼盤條中夾雜物檢測及評價方法，不僅檢測夾雜物本身，同時還要檢測一直以來被傳統檢測方法所忽略的，在不同類型夾雜物周圍形成的對彈簧鋼疲勞性能同樣不利的不同大小的空隙。

為解決此技術問題，本發明的技術方案是：

一種彈簧鋼盤條中夾雜物的檢測及分析方法，包括以下步驟：

1.1、金相制樣：在待分析的同一爐次彈簧鋼中從一卷盤條的頭部、中部及尾部共取多個半圓柱體試樣，再對試樣縱截面進行磨制及拋光；

1.2、電解腐蝕：將電解裝置放在低溫恒溫控制箱中，向電解槽中加入腐蝕溶液，將試樣作為陽極、銅片作為陰極與穩壓電源連接，并將試樣縱截面浸入腐蝕溶液；設置好電解裝置電壓及腐蝕時間，對試樣縱截面進行電解腐蝕；

1.3、SEM/EDS檢測：將腐蝕后的試樣縱截面進行清洗和吹干，并通過掃描電鏡(SEM)觀察并采集夾雜物及其周圍空隙的圖片，采用能譜(EDS)檢測每一個夾雜物的成分；

1.4、評價參數：通過圖像分析軟件，對采集的圖片進行定量分析，測量夾雜物及其周圍空隙的面積，通過引入評價參數夾雜物等效尺寸和夾雜物收縮系數作為彈簧鋼中夾雜物定量評價指標，計算夾雜物平均等效尺寸和最大等效尺寸及夾雜物平均收縮系數和最大收縮系數，應用到彈簧鋼潔凈度評價及工藝改進參考依據中。

步驟1.4中所述定量評價指標定義如下：

夾雜物等效尺寸

夾雜物收縮系數

步驟1.4中計算檢測到所有夾雜物的算數平均等效尺寸C_average和最大等效尺寸C_max及夾雜物算數平均收縮系數K_average和最大收縮系數K_max。