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一種粉末冶金工模具鋼非金屬夾雜物的檢測方法

文檔序號:5912504閱讀:226來源:國知局
專利名稱:一種粉末冶金工模具鋼非金屬夾雜物的檢測方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明是一種粉末冶金工模具鋼非金屬夾雜物的檢測方法,屬于檢測技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)
我國的汽車、航空、航天及裝備制造等產(chǎn)業(yè)正處于高速發(fā)展階段,正逐步由制造大國向制造強國轉(zhuǎn)變。先進航空、航天、汽車產(chǎn)品要求零部件具有更優(yōu)異性能、更低成本更高環(huán)保性,而加工工藝要求具有更快加工速度、更高可靠性、高重復(fù)精度可再現(xiàn)性。粉末冶金工模具鋼無碳化物偏析且碳化物細小,抗彎強度是傳統(tǒng)高速鋼的2倍以上,耐磨性和高溫硬度均大幅度提高,廣泛用于大模數(shù)重載切削滾刀等關(guān)鍵刀具、模具和關(guān)鍵部件。我國是世界上工模具鋼生產(chǎn)大國,但包括粉末冶金工模具鋼在內(nèi)的高性能工模具鋼生產(chǎn)工藝技術(shù)與國際先進水平存在明顯差距,還主要依賴于進口,價格較高。粉末冶金工模具鋼是目前國外生產(chǎn)高性能、大尺寸復(fù)雜工模具的主體選材,其主要技術(shù)就是粉末冶金工藝。但是,從粉末冶金工模具鋼在國外的發(fā)展情況來看,隨著加工制造業(yè)向中國的轉(zhuǎn)移,以及國內(nèi)自身 在加工裝備技術(shù)方面的發(fā)展,粉末冶金工模具鋼工模具的應(yīng)用市場也會加速向中國集中和發(fā)展,行業(yè)預(yù)測的年需求增長率將在15 30%之間。國內(nèi)粉末冶金工模具鋼的研制明顯落后于國外。國內(nèi)外對于粉末鋼的純凈度檢測,主要是采用最壞視野法(ASTM E45 — A)檢測,這種方法主要采用金相試樣切面磨光后,在光學(xué)顯微鏡下通過目測對比標準圖譜進行檢測,隨著粉末冶金工模具鋼夾雜物越來越少,這種檢測方法存在不確定性和隨機性,不能有效反映粉末工模具鋼的真實純潔度水平。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明正是針對上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足而設(shè)計提供了一種粉末冶金工模具鋼非金屬夾雜物的檢測方法,其目的是準確檢測粉末冶金工模具鋼中較低非金屬夾雜物的含量。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的該種粉末冶金工模具鋼非金屬夾雜物的檢測方法,其特征在于該方法的步驟是( I)裝料;將機加扒皮后的粉末冶金工模具鋼合金錠裝入電子束熔煉爐的水冷銅坩堝中,料重I. 3"2kg ;(2)熔煉室和電子槍室抽真空;對電子束熔煉爐的熔煉室抽真空,真空度
<5 X l(T2Pa,對電子槍室抽真空,真空度< 2 X KT2Pa ;(3)熔煉;采用圓形電子束波加熱熔化粉末冶金工模具鋼,圓形波半徑3(T40mm,合金熔煉化清后,改為螺旋波掃描,掃描時間l(T30s ;(4)凝固;螺旋波掃描結(jié)束后,改為30_圓形波掃描并逐漸降低熔煉功率,熔煉功率的降低速率在O. 2kw/s和O. 5kw/s之間,合金液體從水冷銅坩堝底部向上開始順序凝固,至完全凝固;
(5)冷卻;完全凝固后,停止加熱,保持電子束熔煉爐的熔煉室的真空度持續(xù)
<5X10_2Pa,冷卻30min以上,然后,隨爐冷至室溫;(6)分析;將冷卻后的粉末冶金工模具鋼紐扣錠,在掃描電鏡及金相顯微鏡下進行非金屬夾雜物的檢測。本發(fā)明方案中粉末冶金工模具鋼裝料重量選取在1.3 2kg范圍內(nèi),通過對比實驗,該裝料重量能夠真實、準確地反映出合金的純潔度水平。熔煉過程中,采用圓形電子束和螺旋電子束兩種波形結(jié)合熔煉,圓形波適于集中熔煉,而螺旋波適合將金屬液充分攪拌,有利于合金液中的非金屬夾雜物上浮。本發(fā)明技術(shù)方案的優(yōu)點是通過電子束的高能量及水冷銅坩堝的無污染的熔煉,利 用非金屬夾雜物密度輕于鋼液的物理特性,采用順序凝固原理,較為準確的分析粉末冶金工模具鋼的純潔度。
具體實施例方式以下將結(jié)合實施例對本發(fā)明技術(shù)方案作進一步地詳述實施例(I)選擇一種牌號的粉末工模具鋼,成分及重量百分比為;C 2. 3%,Cr :4. 00%, Co 8. 00%, Mo 3. 50%, Nb 3. 50%, W 3. 50%,余量為 Fe ;(2)裝料;把機加工扒皮后的粉末冶金工模具鋼料裝入電子束熔煉爐的水冷銅坩堝內(nèi),料重1.5kg;(3)熔煉室和電子槍室抽真空;采用機械泵,羅茨泵和增壓泵三級系統(tǒng)把電子束熔煉爐的熔煉室抽真空,真空度< 5X10-2Pa ;采用機械泵和分子泵二級系統(tǒng)把電子槍室抽真空,真空度< 2X10-2Pa ;(4)熔煉;選用半徑3(T40mm,圓形波,下電子束,緩慢增加電子束功率,合金熔煉化清后,改為螺旋波掃描,掃描時間l(T30s ;(5)凝固;改為30mm圓形波掃描并降低熔煉功率,熔煉功率的降低速率在O. 2kw/s和O. 5kw/s之間,合金液體從水冷銅坩堝底部向上開始順序凝固,至完全凝固;(6)冷卻;完全凝固后,停止加熱,保持電子束熔煉爐的熔煉室的真空度持續(xù)
<5X10-2Pa,冷卻30min以上,然后,隨爐冷至室溫;(7)分析;將冷卻后的粉末冶金工模具鋼紐扣錠,在掃描電鏡及金相顯微鏡下進行非金屬夾雜物的檢測。與現(xiàn)有技術(shù)相比,采用本發(fā)明的非金屬夾雜物檢測工藝(一)避免了金相切面的不確定性,能夠?qū)⒁粔K料的非金屬夾雜物都反映出來,而不是試樣的某一個切面的非金屬夾雜物來代替整塊料的純潔度水平;(二)提高了非金屬夾雜物檢測的真實性,水冷銅坩堝避免了外來非金屬夾雜物的進入,電子束高能量結(jié)合順序凝固的方式,能有效提高非金屬夾雜物的檢出效率。
權(quán)利要求
1.一種粉末冶金工模具鋼非金屬夾雜物的檢測方法,其特征在于該方法的步驟是 (1)裝料;將機加扒皮后的粉末冶金工模具鋼合金錠裝入電子束熔煉爐的水冷銅坩堝中,料重I. 3 2kg ; (2)熔煉室和電子槍室抽真空;對 電子束熔煉爐的熔煉室抽真空,真空度<5X10_2Pa,對電子槍室抽真空,真空度< 2X10_2Pa; (3)熔煉;采用圓形電子束波加熱熔化粉末冶金工模具鋼,圓形波半徑3(T40mm,合金熔煉化清后,改為螺旋波掃描,掃描時間l(T30s ; (4)凝固;螺旋波掃描結(jié)束后,改為30_圓形波掃描并逐漸降低熔煉功率,熔煉功率的降低速率在O. 2kw/s和O. 5kw/s之間,合金液體從水冷銅坩堝底部向上開始順序凝固,至完全凝固; (5 )冷卻;完全凝固后,停止加熱,保持電子束熔煉爐的熔煉室的真空度持續(xù)< 5X 10_2Pa,冷卻30min以上,然后,隨爐冷至室溫; (6)分析;將冷卻后的粉末冶金工模具鋼紐扣錠,在掃描電鏡及金相顯微鏡下進行非金屬夾雜物的檢測。
全文摘要
本發(fā)明是一種粉末冶金工模具鋼非金屬夾雜物的檢測方法,本方法充分利用電子束熔煉爐高能量、無污染的特點,結(jié)合粉末冶金工模具鋼非金屬夾雜物含量較低的特點,制備粉末冶金工模具材料紐扣錠,進一步進行圖像分析,通過后續(xù)紐扣錠的分析,對鋼材的純潔度水平進行檢測。采用本發(fā)明的工模具鋼夾雜物的檢測方法改善現(xiàn)有常規(guī)金相法檢測工模具鋼非金屬夾雜物含量時間長、效率低且結(jié)果分析不準確等問題。
文檔編號G01N23/22GK102879413SQ201210387448
公開日2013年1月16日 申請日期2012年10月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月12日
發(fā)明者袁華, 張國慶, 李周, 許文勇, 劉娜, 高正江 申請人:中國航空工業(yè)集團公司北京航空材料研究院
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