[发明专利]一种原位测量低碳合金钢中Fe3

说明书

本发明提供一种原位测量低碳合金钢中Fe₃C析出量的方法，属于金属材料测试技术领域。该方法首先将经固溶处理的待测低碳合金钢试样加工成钢内耗测试试样，然后将一根内耗测试试样安装在内耗测试设备中，由室温快速升温到350℃后立即降温，测量降温至室温过程的SKK峰；第三步测量固溶处理后的钢内耗测试试样经过热处理后的SKK峰，然后将步骤三得到的经过热处理后的内耗测试试样，降温至室温后快速升温到目标温度T₀后，保温时间t₂，测量350℃降温至室温过程的SKK峰，通过重复步骤四的过程，对测量得出的不同保温时间下试样的内耗曲线进行处理，根据SKK峰强度确定Fe₃C析出量，获得碳化物Fe₃C析出的动力学特性。本发明操作简单，试样容易制备，测量精度高、速度快。

技术领域：

本发明属于金属材料测试技术领域，具体涉及一种原位测量低碳合金钢中Fe₃C析出量的方法。

背景技术：

碳(C)元素是钢中最为重要的合金元素之一。C原子在钢中容易形成渗碳体Fe₃C，该碳化物是钢组织中最重要的组成相之一，其数量、形态与分布对钢铁材料的性能有直接影响。因此，钢铁材料在制定回火工艺时C原子能否充分析出也是需要首先考虑的问题，准确测量钢中Fe₃C析出量是制定合理的热处理工艺的理论依据。

现在技术中，钢中Fe₃C析出量的检测方法采用的方法一般有金相法、硬度法和内耗法。已有公开的内耗峰专利“测定低碳微合金钢材料中Fe₃C溶解量及析出量的方法”(公开号： CN104007244A)。但这种内耗法测量Fe₃C析出量的方法，将钢试样的热处理和内耗测试单独进行，先将多个试样进行不同温度和不同回火时间的热处理试验，再对热处理钢样加工成内的试样，内耗测试的工作量大，测试的效率低。

内耗是一种材料的物理性质，金属材料中不同的缺陷类型，如溶质原子、位错、晶界等缺陷会呈现出不同特征的内耗峰。内耗峰可以用来测试和分析金属材料中缺陷的相关信息，得到关于缺陷种类、组态、分布、溶解度和热力学过程等相关信息。钢铁材料在加热和降温过程中会出现两种主要的内耗峰，分布为Snoek峰和Snoek-Koster-Ke(SKK)峰。其中，Snoek 峰位于20～60℃左右，是由于体心立方中C或N原子微扩散引起的内耗。另一个SKK峰一般位于180～250℃范围，其产生原因是由于形变在位错周围存在应力场，C原子在位错应力场范围形成Cottrell气团，该气团会对位错的滑移产生钉扎作用，阻碍其运动，而当位错克服钉扎作用而运动时，又可使Cottrell气团中的C原子产生重新分布，这种位错运动与气团反复的交互作用，会产生内耗，而内耗峰的强度与固溶状态C原子的含量成正比；对于同一种钢样中，Fe₃C析出量越多，固溶状态C原子的含量越少，SKK峰的强度就越低。SKK峰是弛豫型内耗峰，在升温和降温过程中，内耗峰的强度几乎保持不变。

在钢铁材料中，C的主要就是以Fe₃C为主要存在形式，Fe₃C中分解过程中释放出自由扩散的C原子，将会影响SKK峰强度。因此，SKK峰的强度随着Fe₃C析出量的增加而降低。

发明内容：

本发明的目的是提供一种原位测量低碳合金钢中Fe₃C析出量的方法，该方法通过测试内耗试样热处理后降温过程的内耗峰，高效和准确的测量经热处理后钢中Fe₃C析出量。

本发明所提供的一种原位测量低碳合金钢中Fe₃C析出量的方法具体步骤如下：

(1)待测低碳合金钢试样的固溶处理：