一種粉末冶金工模具鋼非金屬夾雜物的檢測方法
2024-02-19 12:18:15
專利名稱：一種粉末冶金工模具鋼非金屬夾雜物的檢測方法
技術領域：
本發明是一種粉末冶金工模具鋼非金屬夾雜物的檢測方法，屬於檢測技術領域。
背景技術：
我國的汽車、航空、航天及裝備製造等產業正處於高速發展階段，正逐步由製造大國向製造強國轉變。先進航空、航天、汽車產品要求零部件具有更優異性能、更低成本更高環保性，而加工工藝要求具有更快加工速度、更高可靠性、高重複精度可再現性。粉末冶金工模具鋼無碳化物偏析且碳化物細小，抗彎強度是傳統高速鋼的2倍以上，耐磨性和高溫硬度均大幅度提高，廣泛用於大模數重載切削滾刀等關鍵刀具、模具和關鍵部件。我國是世界上工模具鋼生產大國，但包括粉末冶金工模具鋼在內的高性能工模具鋼生產工藝技術與國際先進水平存在明顯差距，還主要依賴於進口，價格較高。粉末冶金工模具鋼是目前國外生產高性能、大尺寸複雜工模具的主體選材，其主要技術就是粉末冶金工藝。但是，從粉末冶金工模具鋼在國外的發展情況來看，隨著加工製造業向中國的轉移，以及國內自身 在加工裝備技術方面的發展，粉末冶金工模具鋼工模具的應用市場也會加速向中國集中和發展，行業預測的年需求增長率將在15 30%之間。國內粉末冶金工模具鋼的研製明顯落後於國外。國內外對於粉末鋼的純淨度檢測，主要是採用最壞視野法(ASTM E45 — A)檢測，這種方法主要採用金相試樣切面磨光後，在光學顯微鏡下通過目測對比標準圖譜進行檢測，隨著粉末冶金工模具鋼夾雜物越來越少，這種檢測方法存在不確定性和隨機性，不能有效反映粉末工模具鋼的真實純潔度水平。
發明內容
本發明正是針對上述現有技術中存在的不足而設計提供了一種粉末冶金工模具鋼非金屬夾雜物的檢測方法，其目的是準確檢測粉末冶金工模具鋼中較低非金屬夾雜物的含量。本發明的目的是通過以下技術方案來實現的該種粉末冶金工模具鋼非金屬夾雜物的檢測方法，其特徵在於該方法的步驟是( I)裝料；將機加扒皮後的粉末冶金工模具鋼合金錠裝入電子束熔煉爐的水冷銅坩堝中，料重I. 3"2kg ；(2)熔煉室和電子槍室抽真空；對電子束熔煉爐的熔煉室抽真空，真空度
<5 X l(T2Pa，對電子槍室抽真空，真空度< 2 X KT2Pa ；(3)熔煉；採用圓形電子束波加熱熔化粉末冶金工模具鋼，圓形波半徑3(T40mm，合金熔煉化清後，改為螺旋波掃描，掃描時間l(T30s ；(4)凝固；螺旋波掃描結束後，改為30_圓形波掃描並逐漸降低熔煉功率，熔煉功率的降低速率在O. 2kw/s和O. 5kw/s之間，合金液體從水冷銅坩堝底部向上開始順序凝固，至完全凝固；
(5)冷卻；完全凝固後，停止加熱，保持電子束熔煉爐的熔煉室的真空度持續
<5X10_2Pa，冷卻30min以上，然後，隨爐冷至室溫；(6)分析；將冷卻後的粉末冶金工模具鋼紐扣錠，在掃描電鏡及金相顯微鏡下進行非金屬夾雜物的檢測。本發明方案中粉末冶金工模具鋼裝料重量選取在1.3 2kg範圍內，通過對比實驗，該裝料重量能夠真實、準確地反映出合金的純潔度水平。熔煉過程中，採用圓形電子束和螺旋電子束兩種波形結合熔煉，圓形波適於集中熔煉，而螺旋波適合將金屬液充分攪拌，有利於合金液中的非金屬夾雜物上浮。本發明技術方案的優點是通過電子束的高能量及水冷銅坩堝的無汙染的熔煉，利 用非金屬夾雜物密度輕於鋼液的物理特性，採用順序凝固原理，較為準確的分析粉末冶金工模具鋼的純潔度。
具體實施例方式以下將結合實施例對本發明技術方案作進一步地詳述實施例(I)選擇一種牌號的粉末工模具鋼，成分及重量百分比為；C 2. 3%，Cr :4. 00%, Co 8. 00%, Mo 3. 50%, Nb 3. 50%, W 3. 50%，餘量為 Fe ；(2)裝料；把機加工扒皮後的粉末冶金工模具鋼料裝入電子束熔煉爐的水冷銅坩堝內，料重1.5kg;(3)熔煉室和電子槍室抽真空；採用機械泵，羅茨泵和增壓泵三級系統把電子束熔煉爐的熔煉室抽真空，真空度< 5X10-2Pa ;採用機械泵和分子泵二級系統把電子槍室抽真空，真空度< 2X10-2Pa ；(4)熔煉；選用半徑3(T40mm，圓形波，下電子束，緩慢增加電子束功率，合金熔煉化清後，改為螺旋波掃描，掃描時間l(T30s ；(5)凝固；改為30mm圓形波掃描並降低熔煉功率，熔煉功率的降低速率在O. 2kw/s和O. 5kw/s之間，合金液體從水冷銅坩堝底部向上開始順序凝固，至完全凝固；(6)冷卻；完全凝固後，停止加熱，保持電子束熔煉爐的熔煉室的真空度持續
<5X10-2Pa，冷卻30min以上，然後，隨爐冷至室溫；(7)分析；將冷卻後的粉末冶金工模具鋼紐扣錠，在掃描電鏡及金相顯微鏡下進行非金屬夾雜物的檢測。與現有技術相比，採用本發明的非金屬夾雜物檢測工藝(一)避免了金相切面的不確定性，能夠將一塊料的非金屬夾雜物都反映出來，而不是試樣的某一個切面的非金屬夾雜物來代替整塊料的純潔度水平；(二)提高了非金屬夾雜物檢測的真實性，水冷銅坩堝避免了外來非金屬夾雜物的進入，電子束高能量結合順序凝固的方式，能有效提高非金屬夾雜物的檢出效率。
權利要求
1.一種粉末冶金工模具鋼非金屬夾雜物的檢測方法，其特徵在於該方法的步驟是 (1)裝料；將機加扒皮後的粉末冶金工模具鋼合金錠裝入電子束熔煉爐的水冷銅坩堝中,料重I. 3 2kg ； (2)熔煉室和電子槍室抽真空；對 電子束熔煉爐的熔煉室抽真空，真空度<5X10_2Pa，對電子槍室抽真空，真空度< 2X10_2Pa; (3)熔煉；採用圓形電子束波加熱熔化粉末冶金工模具鋼，圓形波半徑3(T40mm，合金熔煉化清後，改為螺旋波掃描，掃描時間l(T30s ； (4)凝固；螺旋波掃描結束後，改為30_圓形波掃描並逐漸降低熔煉功率，熔煉功率的降低速率在O. 2kw/s和O. 5kw/s之間，合金液體從水冷銅坩堝底部向上開始順序凝固，至完全凝固； (5 )冷卻；完全凝固後，停止加熱，保持電子束熔煉爐的熔煉室的真空度持續< 5X 10_2Pa，冷卻30min以上，然後，隨爐冷至室溫； (6)分析；將冷卻後的粉末冶金工模具鋼紐扣錠，在掃描電鏡及金相顯微鏡下進行非金屬夾雜物的檢測。
全文摘要
本發明是一種粉末冶金工模具鋼非金屬夾雜物的檢測方法，本方法充分利用電子束熔煉爐高能量、無汙染的特點,結合粉末冶金工模具鋼非金屬夾雜物含量較低的特點，製備粉末冶金工模具材料紐扣錠，進一步進行圖像分析，通過後續紐扣錠的分析,對鋼材的純潔度水平進行檢測。採用本發明的工模具鋼夾雜物的檢測方法改善現有常規金相法檢測工模具鋼非金屬夾雜物含量時間長、效率低且結果分析不準確等問題。
文檔編號G01N23/22GK102879413SQ201210387448
公開日2013年1月16日 申請日期2012年10月12日 優先權日2012年10月12日
發明者袁華, 張國慶, 李周, 許文勇, 劉娜, 高正江 申請人:中國航空工業集團公司北京航空材料研究院