[发明专利]一种弹簧钢盘条中夹杂物检测及评价方法

说明书

本发明属于金属检测分析技术领域，涉及一种弹簧钢盘条中夹杂物检测及评价方法。弹簧钢盘条经金相制样、电解腐蚀及SEM/EDS检测，使得试样纵截面表层钢基体溶解，夹杂物不被破坏，夹杂物周围的空隙完全裸露出来，获得夹杂物及其周围空隙形貌及尺寸和夹杂物成分。通过引入评价参数夹杂物等效尺寸和夹杂物收缩系数，全新正确定义了实际可能引起弹簧钢疲劳断裂的缺陷大小及特性，这为评价弹簧钢的洁净度提供了更加真实且全面的方法，对弹簧钢生产过程夹杂物控制及冶炼工艺具有更加正确的指导意义。

技术领域

本发明属于金属检测分析技术领域，涉及一种弹簧钢盘条中夹杂物检测及评价方法。

背景技术

弹簧钢常被用于生产汽车用高品质悬架及气门簧，而随着当前高档汽车轻量化的发展，则需要弹簧钢必须具有相当可靠的疲劳寿命及优良的抗疲劳性能。弹簧钢内部的非金属夹杂物经常会成为疲劳裂纹起源，导致弹簧钢在使用过程中产生疲劳断裂。因此，控制弹簧钢中的夹杂物，改善弹簧钢的洁净度对于提高其疲劳寿命及疲劳性能具有重要作用。

不同用途弹簧钢的生产工艺不同，铝脱氧超低氧控制工艺和硅脱氧夹杂物塑性化控制工艺生产的弹簧钢中夹杂物类型等也不同。国内外研究表明，夹杂物与钢基体的热膨胀、凝固收缩系数及硬度均不同，导致钢在加热及冷却或在轧制过程中会在夹杂物周围形成空洞或裂缝，而且夹杂物与钢基体之间形成的空隙对弹簧钢疲劳性能的不利影响同夹杂物相当。但当前弹簧钢中夹杂物检测方法仍主要采用传统的金相法和酸溶法，均只局限于夹杂物本身的检测，无法关注到同样对弹簧钢疲劳性能不利影响的夹杂物周围的空隙，而且不同类型夹杂物在弹簧钢盘条中的形状尺寸也不同，与钢基体之间形成的空隙也不同，如果单独只检测关注夹杂物自身尺寸，则降低了可能对弹簧钢造成疲劳裂纹起源的缺陷尺寸的判断，导致对弹簧钢质量及疲劳寿命的误判。因此，针对此情况，本发明意在提供一种更加真实且全面反映弹簧钢盘条中夹杂物情况的检测及评价方法，对弹簧钢洁净度及疲劳性能等做出正确判断，准确指导弹簧钢生产过程冶炼工艺及夹杂物控制。

发明内容

本发明的目的是：提供一种弹簧钢盘条中夹杂物检测及评价方法，不仅检测夹杂物本身，同时还要检测一直以来被传统检测方法所忽略的，在不同类型夹杂物周围形成的对弹簧钢疲劳性能同样不利的不同大小的空隙。

为解决此技术问题，本发明的技术方案是：

一种弹簧钢盘条中夹杂物的检测及分析方法，包括以下步骤：

1.1、金相制样：在待分析的同一炉次弹簧钢中从一卷盘条的头部、中部及尾部共取多个半圆柱体试样，再对试样纵截面进行磨制及抛光；

1.2、电解腐蚀：将电解装置放在低温恒温控制箱中，向电解槽中加入腐蚀溶液，将试样作为阳极、铜片作为阴极与稳压电源连接，并将试样纵截面浸入腐蚀溶液；设置好电解装置电压及腐蚀时间，对试样纵截面进行电解腐蚀；

1.3、SEM/EDS检测：将腐蚀后的试样纵截面进行清洗和吹干，并通过扫描电镜(SEM)观察并采集夹杂物及其周围空隙的图片，采用能谱(EDS)检测每一个夹杂物的成分；

1.4、评价参数：通过图像分析软件，对采集的图片进行定量分析，测量夹杂物及其周围空隙的面积，通过引入评价参数夹杂物等效尺寸和夹杂物收缩系数作为弹簧钢中夹杂物定量评价指标，计算夹杂物平均等效尺寸和最大等效尺寸及夹杂物平均收缩系数和最大收缩系数，应用到弹簧钢洁净度评价及工艺改进参考依据中。

步骤1.4中所述定量评价指标定义如下：

夹杂物等效尺寸

夹杂物收缩系数

步骤1.4中计算检测到所有夹杂物的算数平均等效尺寸C_average和最大等效尺寸C_max及夹杂物算数平均收缩系数K_average和最大收缩系数K_max。