定量表征中高碳盘条中心偏析的方法
阅读说明：本技术 定量表征中高碳盘条中心偏析的方法 (Method for quantitatively characterizing center segregation of medium-high carbon wire rod ) 是由 鲁修宇 夏艳花 仇东丽 郭磊 周勇 于 2021-06-22 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种定量表征中高碳盘条中心偏析的方法,该方法包括如下步骤：1)对盘条横截面进行前处理；2)对盘条横截面进行显微硬度测量,记录盘条横截面的显微硬度测量结果；3)统计硬度测量结果的均值、极大值,根据均值、极大值计算偏差率；4)根据偏差率来表征盘条横截面的中心偏析级别。本发明的定量表征中高碳盘条中心偏析的方法借助显微硬度手段来科学定量表征盘条的偏析程度,结果具有可量化特点,能够进行准确的评价,而且,测量结果不易受到外界因素的干扰,稳定性好。(The invention discloses a method for quantitatively characterizing center segregation of a medium-high carbon wire rod, which comprises the following steps: 1) pre-treating the cross section of the wire rod; 2) carrying out microhardness measurement on the cross section of the wire rod, and recording the microhardness measurement result of the cross section of the wire rod; 3) counting the mean value and the maximum value of the hardness measurement result, and calculating the deviation rate according to the mean value and the maximum value; 4) and characterizing the center segregation level of the cross section of the wire rod according to the deviation rate. The method for quantitatively characterizing the center segregation of the medium-high carbon wire rod scientifically and quantitatively characterizes the segregation degree of the wire rod by means of microhardness, has the characteristic of quantifiability in result, can perform accurate evaluation, is not easily interfered by external factors in the measurement result, and has good stability.)
技术领域
本发明涉及盘条中心偏析检测的技术领域，具体涉及一种定量表征中高碳盘条中心偏析的方法。
背景技术
盘条是一种成盘的小直径圆钢，主要进行拉丝或冷镦深加工使用，也可以直接用作建筑材料，典型产品代表有：预应力钢丝、弹簧钢丝、轮胎子午线、带肋钢筋等。盘条品种较多，按照碳含量可以分为低碳、中碳和高碳钢。
盘条的中心偏析是指部分合金元素的异常聚集，这会导致盘条在同等控冷条件下出现局部组织异常，在中、高碳钢盘条甚至会出现网状碳化物。盘条的组织不均会在后期深加工过程中形成应力集中，显著恶化加工性能。线材应用领域广泛，中心偏析对中高碳盘条的影响较大，例如弹簧钢、桥索钢、帘线钢等，中心偏析严重会造成弹簧钢丝疲劳断裂、桥索钢丝扭转性能不合、帘线钢丝捻股断丝等，盘条的中心偏析对于中碳钢和高碳钢是一个非常重要的指标。随着盘条含碳量的增加，中心偏析程度会大幅度增加，对下游产品的影响也更大。
目前，行业内没有针对盘条的中心偏析进行定量的评价方法和标准，对盘条中心偏析的测定方法大多采用GB/T 424242.1-2009《制丝用非合金钢盘条第1部分：一般要求》，该标准按照盘条横截面腐蚀后的宏观形貌反差色将盘条偏析分为1-5级，偏析程度越高，级别越大，具体操作过程中需要参照标准图谱进行对比，无定量数据，无法进行精确对比；另外，现行标准的评级结果主要借助于横截面腐蚀后的对比度，受到腐蚀程度的强烈影响，易受评级者的经验、习惯、工作状态等因素的影响，评级结果往往因人而异。
现有技术中，申请号为CN 201210418952.6的中国发明专利公开了一种定量表征盘条中心偏析的方法，该方法首先区分出渗碳体相和铁素体相，采用3DAP测量高碳钢盘条不同位置的碳含量，至少包括一个偏析严重的地方和一个无偏析的地方，并进行比对评价高碳钢盘条中心偏析。该方法可对珠光体高碳钢热轧盘条的碳偏析进行定量评价，但需要对盘条金相组织进行鉴别，而且涉及到3DAP手段。
申请号为CN201110241961.8的中国发明专利公开了一种盘条中心偏析的定量检验方法，该方法利用元素的特征X射线的波谱分析对试样全宽度进行碳、锰元素X射线强度线分析测量，并用曲线进行记录，然后将曲线中的X射线强度换算成浓度含量，从曲线上得出浓度最大值和平均值，进而得出中心偏析值。该方法制样过程繁琐，而且需借助X射线波谱分析手段。
申请号为CN201310624451.8的中国发明专利公开了一种盘条碳偏析定量检测方法，包括以下步骤：1)截取盘条横截面试样，制备金相试样；2)沿盘条横截面试样直径做碳元素线扫描；3)用一组铁基碳标样分别进行点测量，记录所得的特征X射线强度，建立X射线强度与标样碳含量之间关系的工作曲线；4)用工作曲线对试样的线扫描结果进行定量修正计算；5)根据计算得出中心处碳含量最大值Cm和整个直径上碳含量的平均值Ca，试样的盘条碳偏析指数P＝Cm/Ca。该方法借助的是元素线扫描和X射线强度检测手段。
因此，有必要寻找一种新的测定方法，可以准确、定量的表征盘条的中心偏析程度。
发明内容
本发明的目的在于克服上述背景技术的不足，提供一种定量表征中高碳盘条中心偏析的方法，该方法借助显微硬度手段来科学定量表征盘条的偏析程度，结果具有可量化特点，能够进行准确的评价，而且，测量结果不易受到外界因素的干扰，稳定性好。。
为实现上述目的，本发明提供的一种定量表征中高碳盘条中心偏析的方法，包括如下步骤：
1)对盘条横截面进行前处理；
2)对盘条横截面进行显微硬度测量，记录盘条横截面的显微硬度测量结果；
3)统计硬度测量结果的均值、极大值，根据均值、极大值计算偏差率，偏差率的计算方法如下：
4)根据偏差率来表征盘条横截面的中心偏析级别；若偏差率≤9％，则盘条中心偏析级别为1级；若9％＜偏差率≤14％，则盘条中心偏析级别为2级；若14％＜偏差率≤24％，则盘条中心偏析级别为3级；若24％＜偏差率≤32％，则盘条中心偏析级别为4级；若偏差率＞32％，则盘条中心偏析级别为5级。
进一步地，所述步骤1)中，前处理为对盘条横截面进行镶嵌、金相砂纸逐级磨制和机械抛光。
进一步地，所述步骤2)中，以盘条横截面几何中心为中心点进行显微硬度测量，测量位置选取通过盘条横截面几何中心的N条线段作为测量线段，测量线段的条数N≥2。
进一步地，所述测量线段之间的夹角为180°/N，其中N为测量线段的条数。
进一步地，所述测量线段上选取若干个测量点。
进一步地，相邻两个所述测量点的间隔为0.5～1mm。
再进一步地，所述测量线段起始于盘条横截面表面，经过盘条横截面几何中心，终止于对称的另一侧盘条横截面表面。
更进一步地，所述测量点的测量起始点和终止点距离盘条表面距离为1～2mm。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
其一，本发明借助显微硬度手段来科学定量表征盘条的偏析程度，结果具有可量化特点，能够进行准确的评价，且测量结果与传统的评价级别具有对应关系，评价结果可以与传统中心偏析级别相对应，与原标准具有一致性，利于理解。
其二，本发明定量表征中高碳盘条中心偏析的方法的测量结果不易受到外界因素(检测人员、测量仪器)的干扰，稳定性好，评价结果可量化，可以在相同中心偏析级别之间进行精确对比。
其三，本发明定量表征中高碳盘条中心偏析的方法无需对试样进行步骤，而传统方法的图片评定容易受到盘条整体腐蚀程度的影响，本发明测量结果的稳定性好。
附图说明
图1为本发明实施例1的盘条横截面测量线段选取的示意图；
图2为本发明实施例2的盘条横截面测量线段选取的示意图；
图中，盘条横截面1、测量线段2。
具体实施方式
下面结合实施案例详细说明本发明的实施情况，但它们并不构成对本发明的限定，仅作举例而已。同时通过说明本发明的优点将变得更加清楚和容易理解。本发明的一种定量表征中高碳盘条中心偏析的方法，包括如下步骤：
1)对盘条横截面进行前处理，对盘条横截面进行镶嵌、金相砂纸逐级磨制和机械抛光，盘条横截面无肉眼可见划痕，无需进行硝酸酒精腐蚀。
2)对盘条横截面进行显微硬度测量，记录盘条横截面的显微硬度测量结果；以盘条横截面几何中心为中心点进行显微硬度测量，测量位置选取通过盘条横截面几何中心的N条线段作为测量线段，测量线段的条数N≥2。所述测量线段之间的夹角为180°/N，其中N为测量线段的条数。所述测量线段上选取若干个测量点。相邻两个所述测量点的间隔为0.5～1mm。测量线段起始于盘条横截面表面，经过盘条横截面几何中心，终止于对称的另一侧盘条横截面表面。测量点的测量起始点和终止点距离盘条表面距离为1～2mm。显微硬度测量方法采用HV10，测量压痕小，测量区域小，结果稳定。
3)统计硬度测量结果的均值、极大值，根据均值、极大值计算偏差率；偏差率的计算方法如下：
4)根据偏差率来表征盘条横截面的中心偏析级别，若偏差率≤9％，则盘条中心偏析级别为1级；若9％＜偏差率≤14％，则盘条中心偏析级别为2级；若14％＜偏差率≤24％，则盘条中心偏析级别为3级；若24％＜偏差率≤32％，则盘条中心偏析级别为4级；若偏差率＞32％，则盘条中心偏析级别为5级。盘条显微硬度与中心偏析级别具体对应关系如表1所示。
表1
实施例1：
1)取1#盘条(直径12.0mm，0.72％C)横截面进行镶嵌、金相砂纸逐级磨制和机械抛光，盘条截面无肉眼可见划痕，不进行硝酸酒精腐蚀。
2)借助显微硬度手段(HV10)对盘条横截面1进行显微硬度测量，以盘条几何中心为中心点进行测量，测量位置选取为通过试样横截面几何圆心的两条垂直线段作为测量线段2，测量线段间的夹角为90°，测量点间隔为0.5mm，测量起始点和终止点距离盘条表面距离为1.0mm，单条测量线段2上的测量数量为21点，盘条横截面两条测量线段总计42点。所测得的1#盘条横截面显微硬度(HV10)如下表2：
表2
3)统计盘条横截面显微硬度测量结果：显微硬度均值为386.8、极大值为431。计算得到：(极大值与均值的差值)为44.2、[(极大值与均值的差值)/(均值)]为11.4％。
4)与表1进行对照，得到1#盘条横截面中心偏析级别为2级。
实施例2：
1)取2#盘条(直径5.5mm，0.82％C)横截面进行镶嵌、金相砂纸逐级磨制和机械抛光，盘条截面无肉眼可见划痕，不进行硝酸酒精腐蚀。
2)借助显微硬度手段(HV10)对盘条横截面1进行显微硬度测量，以盘条几何中心为中心点进行测量，测量位置选取为通过试样横截面几何圆心的三条垂直线段作为测量线段2，测量线段间的夹角为60°，测量点间隔为0.5mm，测量起始点和终止点距离盘条表面距离为1.0mm，单条测量线段2上的测量数量为8点，盘条横截面三条测量线段总计24点。所测得的2#盘条横截面显微硬度(HV10)如下表3：
表3
测量线段1
526、551、584、604、612、591、562、531
测量线段2
534、558、594、624、618、586、554、541
测量线段3
538、561、584、621、608、584、567、544
3)统计盘条横截面显微硬度测量结果：显微硬度均值为574.0、极大值为624。计算得到：(极大值与均值的差值)为50.0、[(极大值与均值的差值)/(均值)]为8.7％。
4)与表1进行对照，得到2#盘条横截面中心偏析级别为1级。
实施例3：
1)取3#盘条(直径7.0mm，0.77％C)横截面进行镶嵌、金相砂纸逐级磨制和机械抛光，盘条截面无肉眼可见划痕，不进行硝酸酒精腐蚀。
2)借助显微硬度手段(HV10)对盘条横截面1进行显微硬度测量，以盘条几何中心为中心点进行测量，测量位置选取为通过试样横截面几何圆心的两条垂直线段作为测量线段2，测量线段间的夹角为90°，测量点间隔为0.5mm，测量起始点和终止点距离盘条表面距离为1.0mm，单条测量线段2上的测量数量为11点，盘条横截面两条测量线段总计22点。所测得的3#盘条横截面显微硬度(HV10)如下表4：
表4
测量线段1
448、481、502、537、559、582、561、511、474、452、441
测量线段2
455、476、498、524、542、565、551、533、512、486、462
3)统计盘条横截面显微硬度测量结果：显微硬度均值为506.9、极大值为582。计算得到：(极大值与均值的差值)为75.1、[(极大值与均值的差值)/(均值)]为14.8％。
4)与表1进行对照，得到3#盘条横截面中心偏析级别为3级。
以上，仅为本发明的具体实施方式，应当指出，任何熟悉本领域的技术人员在本发明所揭示的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内，其余未详细说明的为现有技术。