本發(fā)明涉及中錳鋼馬氏體相變的檢測與表征方面，具體涉及的是一種針對中錳鋼馬氏體相變的磁性測量裝置及其實(shí)現(xiàn)方法。

背景技術(shù)：

奧氏體中錳鋼受到中低載荷的沖擊后，表面會(huì)發(fā)生馬氏體相變，硬度大幅提高，耐磨性能大幅增強(qiáng)，在中低載荷下耐磨性能比高錳鋼更好，其中馬氏體相變是其耐磨性能的關(guān)鍵因素，通常的分析檢測方法中，力學(xué)性能檢測不能直接判斷樣品中是否發(fā)生了馬氏體相變與馬氏體的多少，金相顯微分析可以看到表面的顯微組織與晶粒大小，但無法判斷內(nèi)部馬氏體的量，而在中錳鋼的XRD圖譜中，奧氏體的峰與馬氏體的峰相差很小，而且馬氏體的量遠(yuǎn)遠(yuǎn)少于奧氏體，再加上可能存在的誤差、雜質(zhì)，只從XRD圖譜中很難判斷是否發(fā)生了馬氏體相變，因此，中錳鋼馬氏體相變的機(jī)理研究需要一種靈敏度更高、能檢測到內(nèi)部馬氏體的檢測方法及相應(yīng)的檢測裝置。

申請人的另一個(gè)發(fā)明《基于磁性標(biāo)記的順磁箱內(nèi)物體位移測量裝置及其測量方法》(專利申請?zhí)枺?01610029340.6)公開了一種測量裝置，其可實(shí)現(xiàn)順磁金屬或非金屬箱內(nèi)物體的位移進(jìn)行無損檢測，但無法用于實(shí)現(xiàn)中錳鋼馬氏體相變的磁性測量。原因在于該裝置中安裝了光柵尺，雖然通過移動(dòng)磁通門磁強(qiáng)計(jì)探頭可以測樣品磁場的一維分布，但光柵尺本身也有磁性，會(huì)產(chǎn)生約3mGs的背景磁場，而沖擊后的中錳鋼磁場最弱的不到0.5mGs，因此光柵尺會(huì)對中錳鋼馬氏體相變的測量造成嚴(yán)重影響。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種針對中錳鋼馬氏體相變的磁性測量裝置及其實(shí)現(xiàn)方法，其可以檢測中錳鋼中是否存在馬氏體以及定性判斷馬氏體量的多少。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

針對中錳鋼馬氏體相變的磁性測量裝置，包括磁屏蔽間和龍門式測量架，還包括固定在龍門式測量架內(nèi)的探頭夾，設(shè)置在該探頭夾下方的磁強(qiáng)計(jì)探頭，與該磁強(qiáng)計(jì)探頭連接、并位于磁屏蔽間外的磁通門磁強(qiáng)計(jì)數(shù)字顯示器，位于磁強(qiáng)計(jì)探頭下方、且用于放置中錳鋼樣品并定位樣品坐標(biāo)的無磁滑臺，與該無磁花臺連接、用于使無磁滑臺做往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)的絲桿，以及設(shè)置在龍門式測量架上、用于固定絲桿兩端的固定底座；所述磁屏蔽間內(nèi)的直流剩磁為1mGs。

作為優(yōu)選，所述探頭夾長度為5cm～10cm。

基于上述結(jié)構(gòu)，本發(fā)明還提供了該磁性測量裝置的實(shí)現(xiàn)方法，包括以下步驟：

(1)將待測的中錳鋼樣品放在無磁滑臺上，并位于磁強(qiáng)計(jì)探頭正下方，然后調(diào)節(jié)磁強(qiáng)計(jì)探頭的高度，使其最大程度上接近樣品的上表面，以便磁強(qiáng)計(jì)探頭測得的樣品磁場分量的幅值最大；

(2)通過絲桿控制無磁滑臺帶動(dòng)樣品移動(dòng)，然后記錄測得的磁場分量強(qiáng)度與坐標(biāo)，得到樣品在坐標(biāo)0～40mm之間的磁場分量的一維空間分布曲線；

(3)重復(fù)步驟(1)、(2)，直至完成所有待測樣品的測量；

(4)比較不同樣品的磁場分布曲線的幅度、峰的位置，繼而判斷出不同樣品中馬氏體是否發(fā)生相變、發(fā)生相變的位置以及馬氏體含量。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：

(1)本發(fā)明通過設(shè)計(jì)無磁滑臺、絲桿、固定底座，并將磁屏蔽間剩磁從10mGs下降到1mGs，然后采用了新的測量方法對待測的中錳鋼樣品進(jìn)行測量，即：磁通門磁強(qiáng)計(jì)探頭不動(dòng)，而是通過無磁滑臺移動(dòng)樣品，這樣就可以避免光柵尺及其他一切背景磁場空間分布不均勻的影響，因?yàn)楣潭ǖ拇艔?qiáng)計(jì)探頭探測到的背景磁場是一個(gè)固定的值，對結(jié)果分析沒有影響。所以，本發(fā)明技術(shù)方案看似與已經(jīng)公開的順磁箱內(nèi)物體位移測量裝置相似，但實(shí)質(zhì)上的差異非常大，并非很容易就能想到，而是需要付出創(chuàng)造性的勞動(dòng)才能完成。

(2)本發(fā)明將待測的中錳鋼樣品放在無磁滑臺上，并位于磁通門磁強(qiáng)計(jì)探頭正下方，然后調(diào)節(jié)探頭高度，使其盡量接近樣品的上表面，如此測量方式，可以使探頭測得的信號更強(qiáng)，進(jìn)而不僅能夠測量中錳鋼內(nèi)馬氏體經(jīng)地磁場磁化后產(chǎn)生的磁場大小，而且同一批次以相同方法測量的中錳鋼樣品的磁場分量幅值可反映其中馬氏體的含量。

(3)本發(fā)明檢測靈敏度高，通常，在XRD圖譜中難以區(qū)分奧氏體和馬氏體的峰，因而難以判斷是否發(fā)生了馬氏體相變，但采用本發(fā)明的結(jié)構(gòu)及其磁性測量的方式可以很容易判斷，即馬氏體是鐵磁性，而奧氏體是順磁性。因此，本發(fā)明是一種非常新穎的檢測馬氏體相變的方法。

(4)本發(fā)明可以在X射線衍射法難以分辨馬氏體峰的情況下定性測量出馬氏體的多少，并測得中錳鋼樣品的磁場分量幅值大小與其沖擊韌性正相關(guān)，從而為馬氏體相變機(jī)理的研究提供幫助。

(5)本發(fā)明采用的測量方法不僅對材料無損傷，而且對人體健康無害，這是因?yàn)楸景l(fā)明在測量時(shí)不會(huì)產(chǎn)生任何電離輻射，且測量的磁場大小也只有毫高斯(mGs)量級，是很弱的磁場，因此對被測材料和生物沒有任何影響。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明-實(shí)例1的樣品磁場分量一維分布示意圖。

圖3為本發(fā)明-實(shí)例1的樣品沖擊前后XRD圖譜的對比示意圖。

圖4為樣品沖擊韌性與磁場分量幅值的關(guān)系圖。

其中，附圖標(biāo)記對應(yīng)的名稱為：

1-磁屏蔽間，2-龍門式測量架，3-探頭夾，4-磁強(qiáng)計(jì)探頭，5-磁通門磁強(qiáng)計(jì)數(shù)字顯示器，6-無磁滑臺，7-絲桿，8-固定底座，9-待測中錳鋼樣品。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖說明和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，本發(fā)明的方式包括但不僅限于以下實(shí)施例。

如圖1所示，本發(fā)明提供了一種針對中錳鋼馬氏體相變的磁性測量裝置，其包括磁屏蔽間1(本實(shí)施例中，磁屏蔽間1內(nèi)的直流剩磁為1mGs)、龍門式測量架2、探頭夾3、磁強(qiáng)計(jì)探頭4、磁通門磁強(qiáng)計(jì)數(shù)字顯示器5、無磁滑臺6、絲桿7和固定底座8。

所述的龍門式測量架2由4040鋁型材及鋁質(zhì)連接件、銅質(zhì)緊定螺絲搭建而成。所述探頭夾3固定在龍門式測量架2內(nèi)，其長度為5cm～10cm；所述的磁強(qiáng)計(jì)探頭4設(shè)置在探頭夾3下方；所述磁通門磁強(qiáng)計(jì)數(shù)字顯示器5與磁強(qiáng)計(jì)探頭4連接，并位于磁屏蔽間1的外部。這部分的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與申請人設(shè)計(jì)的“順磁箱內(nèi)物體位移測量裝置”相似。

所述的無磁滑臺6位于磁強(qiáng)計(jì)探頭4下方，用于放置中錳鋼樣品9(如圖1所示)，并定位樣品坐標(biāo)。所述的絲桿7與無磁滑臺6連接，用于使無磁滑臺6做往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)。所述的固定底座8設(shè)置在龍門式測量架2上，用于固定絲桿7的兩端。

下面對本發(fā)明的測量過程進(jìn)行介紹。

由于中錳鋼受沖擊、磨損后，部分奧氏體會(huì)轉(zhuǎn)化為馬氏體，前者為順磁性，而后者為鐵磁性，在地磁場下會(huì)自然磁化。因此，將發(fā)生相變的中錳鋼樣品放在無磁滑臺6上，并位于磁強(qiáng)計(jì)探頭4的正下方，然后調(diào)整樣品的取向和位置(最大程度上接近樣品的上表面)，使磁通門磁強(qiáng)計(jì)數(shù)字顯示器測得的樣品磁場分量的幅值最大。

而后，利用絲桿7帶動(dòng)無磁滑臺6移動(dòng)樣品，并記錄樣品磁場的一維空間分布曲線，然后曲線幅值大小便可以定性地反映樣品中馬氏體相變的多少，同時(shí)能在一定程度上反映樣品的沖擊韌性。下面以一實(shí)例進(jìn)行具體說明。

實(shí)例1

1)將無磁滑臺6移動(dòng)至指定的初始位置，將樣品1沿著指定方向放在無磁滑臺6的指定位置，調(diào)節(jié)探頭夾3使磁強(qiáng)計(jì)探頭4距離樣品1較近并且平行于樣品；

2)通過無磁滑臺6從左至右移動(dòng)樣品1，同時(shí)記錄磁通門磁強(qiáng)計(jì)數(shù)字顯示器5的磁場分量數(shù)值及坐標(biāo)，得到坐標(biāo)0mm～40mm之間的磁場分量的一維分布曲線；

3)重復(fù)1)和2)的操作，將樣品1換成樣品2～8，得到一系列樣品的磁場分量曲線，如圖2所示，這8個(gè)中錳鋼樣品的尺寸一致，沖擊面也一致，僅成分有所不同。

而后，分析8個(gè)樣品的磁場分量曲線，并與XRD圖譜(如圖3所示)作比較。通過比較，可以發(fā)現(xiàn)，在XRD圖譜中，奧氏體43°的峰在沖擊后變化不明顯，僅有4號、7號、8號樣品產(chǎn)生一些小峰，這是馬氏體相變的證據(jù)，而在磁場分量曲線中，4號、7號、8號樣品的幅值最大，十分明顯，而其它樣品的幅值也比較明顯，但在XRD圖譜中并不明顯，這說明采用本發(fā)明所述的測量方法在判斷中錳鋼發(fā)生馬氏體相變的靈敏度比XRD方法要高。

接著，測量8個(gè)樣品的沖擊韌性，然后與其磁場分量幅值進(jìn)行比較，如圖4所示，可以很明顯地發(fā)現(xiàn)，沖擊韌性低的樣品，其磁場分量幅值也低，馬氏體含量少；而沖擊韌性高的樣品，磁場分量幅值也高，馬氏體含量多，這說明二者存在很強(qiáng)的正相關(guān)關(guān)系。因此，本發(fā)明可以檢測中錳鋼的馬氏體相變，靈敏度較高，并且測得的磁場分量幅值與其沖擊韌性正相關(guān)，有助于研究中錳鋼馬氏體相變的機(jī)理。

本發(fā)明通過合理的結(jié)構(gòu)及測量方式設(shè)計(jì)，很好地檢測出了中錳鋼中是否存在馬氏體，并定性判斷了馬氏體的含量。本發(fā)明裝置在測量過程中，樣品只需放在自然環(huán)境下，由地磁場自然磁化，無需施加強(qiáng)磁場，而針對不同成分的中錳鋼沖擊實(shí)驗(yàn)樣品，本發(fā)明可以檢測出其磁性明顯集中于沖擊的一端，不同樣品測得的磁場分量大小有顯著不同，對應(yīng)的沖擊韌性也有顯著區(qū)別。因此，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明技術(shù)進(jìn)步明顯，具有突出的實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著的進(jìn)步。

上述實(shí)施例僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式之一，不應(yīng)當(dāng)用于限制本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡在本發(fā)明的主體設(shè)計(jì)思想和精神上作出的毫無實(shí)質(zhì)意義的改動(dòng)或潤色，其所解決的技術(shù)問題仍然與本發(fā)明一致的，均應(yīng)當(dāng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。