具体实施方式

下文将结合具体实施方式和实施例，具体阐述本发明，本发明的优点和各种效果将由此更加清楚地呈现。本领域技术人员应理解，这些具体实施方式和实施例是用于说明本发明，而非限制本发明。

在整个说明书中，除非另有特别说明，本文使用的术语应理解为如本领域中通常所使用的含义。因此，除非另有定义，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属领域技术人员的一般理解相同的含义。若存在矛盾，本说明书优先。

除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等，均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。

目前常用的钢中非金属夹杂物检测方法是宏观试验法和显微试验法。宏观试验法包括微蚀、断口、台阶和磁粉法，更适合于检测大夹杂物；申请人在发明过程中发现：宏观试验法更适合检测大夹杂物，不适于检测长度小于0.40mm的夹杂物，且不能分辨夹杂物的类型和化学组成；而显微试验法是选取平面试样的横截面进行研磨、抛光制样，之后在金相显微镜下观察，并根据夹杂物形状，将夹杂物划分为不同类型，对于呈圆弧曲面形状的轴类零部件表面，该制样方法为保证平面制样，会破坏曲面试样的圆弧曲面形状，无法观测试样圆弧曲面表面的非金属夹杂物情况，同样，也无法确定非金属夹杂物的化学组成。为此，申请人意在发明一种能够适用于轴类零部件曲面的非金属夹杂物检测方法，能够确定夹杂物的形状和化学组成，以便准确追踪引起轴类产品表面疲劳失效的夹杂物类型与分布，满足高端轴类零部件产品表面质量控制的精准要求。

根据本发明一种典型的实施方式，提供一种轴类零部件曲面非金属夹杂物的检测方法，方法包括试样处理和夹杂物检测；试样处理包括：

从轴类零部件表面获得曲面试样；本实施例中，所截取曲面试样在与轴向垂直的横截面上的圆心角为5°-30°，表面弧长为15mm-30mm，试样沿轴向方向宽度为15mm-30mm，试样高度为20mm-30mm，具体见图1，图1是本发明实施例提供的取样示意图；

将曲面试样的待测圆弧曲面进行磨光，获得曲磨面；本实施例中，将800目氧化铝砂纸贴在带有旋转圆盘的预磨机上，预磨机转速为320-560转/min，手持曲面试样沿与试样圆弧曲面法线垂直方向以角速度为2-3°/s在预磨机台面上进行往复匀速转动，至得到平整光滑的曲磨面，曲面试样保持原有圆弧曲面形状不变；

将曲磨面进行抛光，获得镜面；本实施例中，抛光分两步进行：第一步为粗抛，抛光机转速为960-1100转/min，选用7μm金刚石喷雾抛光剂，曲面试样研磨方向沿磨光工序中的研磨方向调转90度，手持曲面试样沿与圆弧曲面法线垂直方向以角速度为1-2°/s在抛光机机台面上进行往复匀速转动，至得到光亮镜面；第二步为精抛，抛光机转速为960-1100转/min，抛光剂为3.5μm金刚石喷雾抛光剂，将曲面试样的研磨方向沿粗抛工序中的抛光方向调转90度，手持曲面试样沿与圆弧曲面法线垂直方向以角速度为1-2°/s在抛光机机台面上进行往复匀速转动，至得到无任何磨痕而呈光亮的曲镜面；

夹杂物检测包括：

将曲镜面进行金相显微镜观察，获得夹杂物的区域和夹杂物的分布照片；本实施例中，具体操作为：使用金相显微镜进行观察，包括对观察到的夹杂物分布情况进行拍照，并用记号笔标记典型夹杂物所在区域；

将夹杂物的区域进行扫描电镜观察，获得夹杂物的几何外貌照片、夹杂物的尺寸和夹杂物的特征点；本实施例中，具体操作为：用扫描电镜对上一步骤中标记的典型夹杂物所在区域进行观察，包括在找到典型夹杂物并在合适的放大倍数下对其几何形貌拍照，以能准确分辨形貌类型为准，并测量其尺寸，标记特征点；

将夹杂物的特征点进行能谱点分析，获得夹杂物的成分，本实施例中，具体操作为：对上一步骤中找出的夹杂物进行能谱点分析，包括分析典型夹杂物的成分，定性判断夹杂物来源。

控制曲面试样圆心角为5°-30°，表面弧长为15mm-30mm，试样沿轴向方向宽度为15mm-30mm，试样高度为20mm-30mm的原因是控制试样的尺寸和形状，满足上述要求的曲面试样，可以确保试样的圆弧曲面面积满足进行夹杂物观测的要求，并且在制样过程中便于握持、易于磨制；

控制预磨机转速为320-560转/min的原因是控制磨样质量，该转速取值过大的不利影响是试样不容易控制，过小的不利影响是离心力过低，沙粒混杂，影响磨光质量；

控制预磨时试样转动角速度为2-3°/s原因是控制圆弧曲面在转动的过程中的速度，以获得均匀稳定的磨面，该角速度取值过大的不利影响是容易造成圆弧曲面的擦伤及夹杂物的缺失，过小的不利影响是易造成局部打磨深度过深，破坏原有的圆弧曲面形状；

控制抛光机转速为960-1100转/min的原因是控制抛光质量，该转速取值过大的不利影响是试样不容易控制，过小的不利影响是抛光效率低。

粗抛选用7μm金刚石喷雾抛光剂的原因是在粗抛时，易于快速抛光。

精抛选用3.5μm金刚石喷雾抛光剂的原因是使试样表面质量光洁度更好。

控制抛光时试样转动角速度为1-2°/s原因是控制圆弧曲面在转动的过程中的速度，以获得光洁的镜面抛光面，该角速度取值过大的不利影响是容易造成圆弧曲面的擦伤及夹杂物的缺失，过小的不利影响是易造成局部打磨深度过深，破坏原有的圆弧曲面形状。

下面将结合实施例、对照例及实验数据对本申请的轴类零部件曲面非金属夹杂物的检测方法进行详细说明。

实施例1

如图1所示，图1是本发明的取样示意图，在轴类零部件上取样，圆心角为10°，表面弧长为20mm，试样沿轴向方向宽度为20mm，试样高度为20mm。

如图2所示，图2是本发明的磨光过程中试样转动方向的示意图，对试样的圆弧曲面进行磨光、抛光工序；磨光工序中，将800目氧化铝砂纸贴在带有旋转圆盘的预磨机上，预磨机转速为320转/min，手持试样沿与试样圆弧曲面法线垂直方向以角速度为2°/s在预磨机台面上进行往复匀速转动，至得到平整而光滑的磨面，试样保持原有圆弧曲面形状不变。抛光工序分两步进行：第一步为粗抛，抛光机转速为960转/min，抛光剂为7μm金刚石喷雾抛光剂，将试样的研磨方向沿磨光工序中的研磨方向调转90度，手持试样沿与试样圆弧曲面法线垂直方向以角速度为1°/s在抛光机机台面上进行往复匀速转动，直至得到呈光亮的镜面；第二步为精抛，抛光机转速为1100转/min，抛光剂为3.5μm金刚石喷雾抛光剂，将试样的研磨方向沿粗抛工序中的抛光方向调转90度，手持试样沿与试样圆弧曲面法线垂直方向以角速度为1°/s在抛光机机台面上进行往复匀速转动，直至得到无任何磨痕而呈光亮的镜面。

用金相显微镜观察得到的镜面，在试样上找到典型夹杂物，观测并拍照记录其分布情况，得到图3，图3是试样通过金相显微镜观察的典型夹杂物分布图，

观察可得：夹杂物呈长条状，此后用记号笔标记典型夹杂物所处的区域。

用扫描电镜对典型夹杂物进行观察，在400倍的放大倍数下对其几何形貌拍照，得到图4，图4是试样通过扫描电镜观察的典型夹杂物示意图，测量其尺寸，得到最大长度为223μm，并标记特征点；

采用牛津能谱分析仪对夹杂物进行能谱点分析，得到图5，图5是试样中典型夹杂物的能谱图。

综合夹杂物的尺寸和能谱图分析，定性判断夹杂物来源为浇注过程中耐火材料脱落并卷入钢溶液中,形成非金属夹杂物。

实施例2

如图1所示，图1是本发明的取样示意图，在轴类零部件上取样，圆心角为15°，表面弧长为20mm，试样沿轴向方向宽度为20mm，试样高度为20mm。

如图2所示，图2是本发明的磨光过程中试样转动方向的示意图，对试样的圆弧曲面进行磨光、抛光工序；磨光工序中，将800目氧化铝砂纸贴在带有旋转圆盘的预磨机上，预磨机转速为320转/min，手持试样沿与试样圆弧曲面法线垂直方向以角速度为2°/s在预磨机台面上进行往复匀速转动，至得到平整而光滑的磨面，试样保持原有圆弧曲面形状不变。抛光工序分两步进行：第一步为粗抛，抛光机转速为960转/min，抛光剂为7μm金刚石喷雾抛光剂，将试样的研磨方向沿磨光工序中的研磨方向调转90度，手持试样沿与试样圆弧曲面法线垂直方向以角速度为1°/s在抛光机机台面上进行往复匀速转动，抛光5min后，得到呈光亮的镜面；第二步为精抛，抛光机转速为1100转/min，抛光剂为3.5μm金刚石喷雾抛光剂，将试样的研磨方向沿粗抛工序中的抛光方向调转90度，手持试样沿与试样圆弧曲面法线垂直方向以角速度为1°/s在抛光机机台面上进行往复匀速转动3min，得到无任何磨痕而呈光亮的镜面。

用金相显微镜观察得到的镜面，在试样上找到典型夹杂物，观测并拍照记录其分布情况，得到图6，图6是试样通过金相显微镜观察的典型夹杂物分布图；

观察可得：夹杂物呈散状分布的圆点，此后用记号笔标记典型夹杂物所处的区域。

用扫描电镜对上一步骤中的典型夹杂物进行观察，在2000倍的放大倍数下对其几何形貌拍照，测量其尺寸，得到最大长度为8μm，并标记特征点。

采用牛津能谱分析仪对上一步骤中夹杂物进行能谱点分析，得到图7，是试样中典型夹杂物的能谱图；

综合夹杂物的尺寸和能谱图分析，定性判断夹杂物来源为炼钢过程中形成的MnS非金属夹杂物。

对比例1

采用宏观试验法对和实施例1中检测的轴类零部件相同的轴类零部件进行检测。

对比例2

采用显微试验法对和实施例1中检测的轴类零部件相同的轴类零部件进行检测。

对比例3

采用宏观试验法对和实施例2中检测的轴类零部件相同的轴类零部件进行检测。

对比例4

采用显微试验法对和实施例2中检测的轴类零部件相同的轴类零部件进行检测。

实施例1-2和对比例1-4的测试结果如下表所示。

由表可得，采用本申请提供的方法进行测试，能够对夹杂物进行更精细的检测分析，能够有助于准确获得夹杂物的成分、含量、尺寸、几何外貌以及分布情况，有利于分析夹杂物产生原因，便于改进工艺，生产高表面质量的轴类零部件产品，提升轴类零部件产品的疲劳性能。

本发明实施例中的一个或多个技术方案，至少还具有如下技术效果或优点：

1)该方法在金相制样时，保留了轴类表面的曲面，并通过控制试样与打磨砂纸、抛光界面的角度和转速等制样参数，最终可将轴类曲面制成符合规范要求的金相夹杂物检测用的镜面抛光面，并通过金相+扫描电镜+能谱结合的检测方式，定位和检验轴类零部件曲面上的夹杂物，为控制和改善夹杂物情况提供一手素材。

2)该方法操作方便，测量精度高，能够实现对轴类零部件表面的圆弧曲面的抛光制样，弥补现有技术无法综合检测分析轴类零部件表面的非金属夹杂物的成分、含量、尺寸、几何外貌以及分布情况。

3)实现了对轴类零部件圆弧曲面的高精度抛光，能够对轴类零部件表面非金属夹杂物进行金相显微观察、扫描电镜、能谱分析，避免划痕等对表面非金属夹杂物检测的准确度，有利于夹杂物总量、类型的精确检测。

4)通过对夹杂物进行更精细的检测分析，能够有助于准确获得夹杂物的成分、含量、尺寸、几何外貌以及分布情况，有利于分析夹杂物产生原因，便于改进工艺，生产高表面质量的轴类零部件产品，提升轴类零部件产品的疲劳性能。

最后，还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。