专利名称：一种快速测试金属抵抗交变热应力性能的方法
技术领域：
本发明属于金属材料检测领域，涉及一种用于模具选材时确定其抵抗热应力能力优劣的方法，尤其是一种快速测试金属抵抗交变热应力性能的方法。
背景技术：
在离心铸造领域，尤其是水冷金属型球墨铸铁管制造行业，要用到管模作为生产球墨铸铁管的模具，是在离心铸管机上生产球墨铸铁管的大型热工工装。生产中，铸管模的作业环境非常恶劣。高速旋转下，外表面被冷却水包容，内表面与高温铁水直接接触，内壁快速升温至600 800°C，而拔管后在循环水的冷却作用下，管模又会快速降到50 150°C 左右，长期承受交变热应力、拉伸应力、扭转应力等作用，因此在选择管模材料时要考虑其耐高温、耐腐蚀，并且能长期抵抗交变热应力的作用。目前，在金属选材时，通常依据材料属性表，涉及材料性能多方面的内容，如抗拉强度、屈服强度、延伸率、冲击功、耐热性、耐腐蚀性等。抗拉强度、屈服强度、延伸率、冲击功可以直接的反映出材料的力学性能。耐热性反映的是材料在高温环境下工作时材料组织的稳定性。而耐腐蚀性反映了材料在酸、碱等环境下自身发生氧化等破坏的难易程度。从属性表或实际生产中，但还没有一个直接反应材料在交变热作用下稳定性的参数。在金属性能测试试验中，测试金属抵抗热应力的方法通常使用传感器，在测试过程中需要安装调试仪器，设置传感器，加热金属试样，检测其内应力，而测试交变热应力，则需要很长时间，而在浇铸球墨铸铁的实际生产中，在确定管模的选材，通常是比较若干种材质的金属，哪个能够长时间抵抗交变热应力，实现方便、快速、准确地获得最优金属材质，但是，目前还没有一种直观的方法来判断材料抵抗交变热应力能力的方法。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种能够快速测试金属抵抗交变热应力性能的方法，用于在交变热应力环境中工作的材料的优选，该方法克服了普通的检验方式复杂的检验过程，直观的显示出各种试验材料在交变应力作用下性能的优劣，提高了检验效率和准确度，并降低了检验成本。为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是一种快速测试金属抵抗交变热应力性能的方法，其特征在于包括如下步骤
步骤一热处理将需进行交变热应力检验的实验材料，根据使用工况进行热处理； 步骤二取样在实验材料上进行切割取样，所取样本为长方体试样； 步骤三打磨对试样表面进行打磨处理，消除表面因切割所产生的痕迹； 步骤四加热将试样在感应加热器上加热到一定的温度；
步骤五淬火将试样迅速的蘸入提前准备好的淬火液中，并不断搅拌，使试样快速冷却至接近常温；
步骤六观察从淬火液中取出试样，观察试样表面是否出现裂纹，若未出现则重复步骤四和步骤五，直至出现裂纹即可停止；
步骤七记录记录每个试样刚出现裂纹时的淬火次数，根据每种试样出现裂纹时的淬火次数，来确定每种试样的抵抗热应力性能的优劣。优选的，所述步骤三中的打磨处理，将试样在磨床上进行砂轮抛光，其表面粗糙度小于等于0. 8微米。本发明要求对试件表面进行抛光处理，在快速测试的过程中，方便肉眼观察出所产生裂纹，以能准确控制淬火次数，使其能够准确地判断出该试件抵抗热应力性能的优劣。优选的，所述步骤四中的试样加热温度在750-900摄氏度。本发明要求控制加热温度，一般使不同试件温度能够达到Al线(共析转变线)以上，使其能够形成奥氏体，以备在后续金相实验中进一步观察其组织。优选的，所述步骤五中的淬火液在使用过程中需不断加入冷的淬火液，使其保持在常温，所述的快速冷却，其冷却时间控制在10-20秒之间。其中所述的常温在工程中为 20°C，由于淬火液在不断的冷却试件以及周围温度的影响，通过外界压力不断循环补充淬火液，一般使其保持在20-50摄氏度之间即可，冷却试件是通过快速的搅拌及冷却液的补充，使其冷却时间越短越好，一般要求不多于20秒即可。优选的，所述步骤五中使试件快速冷却至接近室温，试件温度达到50-150摄氏度之间即可。本发明中对试件冷却温度进行进一步的限制，要求在50-150摄氏度，这样在实验过程中，试件的温度落差范围变大，使试件产生裂纹时间变短，有效地减少淬火次数；通过实验人员的实验及总结，可以得到如下结论当试件加热温度在800摄氏度时，冷却温度到200摄氏度附近的淬火次数比在100摄氏度附近的淬火次数多2倍，因此通过控制冷却温度，可以体现本发明中所述“快速测试”的特点。优选的，所述步骤六中的裂纹通过肉眼或借助仪器进行观察。优选的，所述步骤七中，还可以记录试样的变形量大小及形貌，作为判断试验材料抵抗交变热应力性能优劣的参考。本发明在原来的基础上增加热处理和打磨工序，对实验材料进行合适的热处理， 使其达到最佳性能，通过该方法测试得到的结果能够真实反映试件抵抗交变热应力的能力，提高了准确度，其结果更加符合实际的使用工况。采用上述技术方案所产生的有益效果在于本发明可以直观的显示出各种试验材料在交变应力作用下性能的优劣，解决了对此性能无直观的检验方法的难题，此方法可以很好的用于交变热应力环境下工作的材料优选，提高了检验效率和准确度，并降低了检验成本，具有较好的市场应用前景。
具体实施例方式下面结合实施例进一步说明本发明的技术方案。实施例一
为了对比20CrMo/12Cr2MolWV、H08A、20#/0Cr2MolNi管材的抗交变热应力性能，各材质的化学成分如表1所示，为双金属管模的选材提供理论依据，利用本发明中所涉及的方法进行了该试验。(注材料非国标牌号，旨在选材) 表1各材质的化学成份对比
权利要求
1.一种快速测试金属抵抗交变热应力性能的方法，其特征在于包括如下步骤步骤一热处理将需进行交变热应力检验的实验材料，根据使用工况进行热处理；步骤二取样在实验材料上进行切割取样，所取样本为长方体试样；步骤三打磨对试样表面进行打磨处理，消除表面因切割所产生的痕迹；步骤四加热将试样在感应加热器上加热到一定的温度；步骤五淬火将试样迅速的蘸入提前准备好的淬火液中，并不断搅拌，使试样快速冷却至接近常温；步骤六观察从淬火液中取出试样，观察试样表面是否出现裂纹，若未出现则重复步骤四和步骤五，直至出现裂纹即可停止；步骤七记录记录每个试样刚出现裂纹时的淬火次数，根据每种试样出现裂纹时的淬火次数，来确定每种试样的抵抗热应力性能的优劣。
2.根据权利要求1所述的一种快速测试金属抵抗交变热应力性能的方法，其特征在于所述步骤三中的打磨处理，将试样在磨床上进行砂轮抛光，其表面粗糙度小于等于0. 8微米。
3.根据权利要求1所述的一种快速测试金属抵抗交变热应力性能的方法，其特征在于所述步骤四中的试样加热温度在750-900摄氏度。
4.根据权利要求1所述的一种快速测试金属抵抗交变热应力性能的方法，其特征在于所述步骤五中的淬火液在使用过程中需不断加入冷的淬火液，使其保持在常温，所述的快速冷却，其冷却时间控制在10-20秒之间。
5.根据权利要求1所述的一种快速测试金属抵抗交变热应力性能的方法，其特征在于所述步骤五中使试件快速冷却至接近室温，试件温度达到50-150摄氏度之间即可。
6.根据权利要求1所述的一种快速测试金属抵抗交变热应力性能的方法，其特征在于所述步骤六中的裂纹通过肉眼或借助仪器进行观察。
7.根据权利要求1所述的一种快速测试金属抵抗交变热应力性能的方法，其特征在于所述步骤七中，还可以记录试样的变形量大小及形貌，作为判断试验材料抵抗交变热应力性能优劣的参考。
全文摘要
本发明公开了一种快速测试金属抵抗交变热应力性能的方法，其步骤(1)将实验材料根据使用工况进行热处理；(2)将实验材料加工成一定尺寸的试样，表面打磨光滑；(3)将试样在感应加热器上加热到一定的温度；(4)将试样迅速的蘸入提前准备好的淬火液中，并不断搅拌，使试样快速冷却至接近常温；(5)从淬火液中取出试样，观察试样表面是否出现裂纹，若未出现则重复(3)和(4)，直至出现裂纹即可停止；(6)记录每个试样刚出现裂纹时的淬火次数，根据每种试样出现裂纹是的淬火次数，来确定每种试样的抵抗热应力性能的优劣。本方法可以简单有效快速地比较各种材料抵抗交变热应力性能的优劣，解决了对此性能无直观的检验方法的难题。
文档编号G01N1/32GK102445401SQ20111031986
公开日2012年5月9日 申请日期2011年10月20日 优先权日2011年10月20日
发明者崔新亮, 王黎晖, 申勇 申请人:新兴铸管股份有限公司