【正文】 材彎曲的調(diào)查. Khana，*， M. Saeed Ahmed c， Farhad Ali b， A. Nusair c， . IqbalaaDepartment of Physics, University of the Punjab, QuaideAzam Campus, Lahore, Pakistan 537D/6, Alahbad, WSTG III, Rawalpindi, Pakistan Metallurgy Division, GPO Box No. 502, Rawalpindi, Pakistan2008年1月6日收到。 2008年1月24日接受2008年2月6日在線可獲取摘要馬氏體時效鋼用于各種高強度的應用場合。通常，加工操作要涉及許多步驟　　來生產(chǎn)完成組件。通過觀察在加工過程中的某些馬氏體時效鋼成分，在它們彎曲的最后階段，導致了在材料，勞動力和切削刀具方面的重大損失。在初始階段用了一個詳細的研究來調(diào)查這個問題并分析隔離出錯誤的組件。這是得出的化學不均勻性在微尺度催生不良的多相結(jié)構(gòu)，它主要在加工階段彎曲。渦流檢測是實現(xiàn)這個目的最為合適的的方法，它很便宜而且非常容易使用。 關(guān)鍵詞：高強度合金鋼；渦流特性；殘余奧氏體1. 簡介 馬氏體時效鋼通常用于制造各種組件，超高強度和韌性是必需的。一般來說，馬氏體時效鋼是由熔化原料在真空感應，然后真空電弧重熔后生成的。然后，這材料經(jīng)過熱加工，同質(zhì)化錠的。真空處理是必要的控制水平的雜質(zhì)如S、P、C、ON2等。這些鋼材用于高科技應用，比如火箭發(fā)動機鑄件、鍛件、噴氣式發(fā)動機的起動器、飛機葉輪、工具、模具和軍械組件，高強度重量比是必要的[1，2]。 很多操作都是參與成品組件的制造。正討論的組件是18%鎳馬氏體時效鋼棒。這些鋼經(jīng)過沉淀硬化，取得了沉淀硬化抗拉強度高達350 ksi而沒有任何重要的維度變化[3，4]。材料在初始階段的加工顯示了出色的粗加工和精加工特征， mm的階段。另外，有人指出，組件在加工時達到的硬度足以使數(shù)控車床工具損壞。硬度測量不同位置的相同的組件在直徑和沿其縱向方向。這些組件的微結(jié)構(gòu)的研究顯示在表面的帶狀結(jié)構(gòu)蝕刻的樣品。x射線衍射顯示存在不同的樣品中不同數(shù)量的殘余奧氏體。在微觀硬度，渦流測量中的每一步加工的原因在于他們的行為的差異。利用渦流，發(fā)現(xiàn)在渦流這些組件之間的數(shù)據(jù)有足夠的差異，這是在加工過程中有利于加工的。隨后，顯微結(jié)構(gòu)的研究也顯示，在良好的組件和排斥組件之間有細微的差異。此外，一項x射線衍射研究顯示，大量在排組件的殘余奧氏體負責異常加工行為和帶狀結(jié)構(gòu)。被排斥的組件受到不同的熱處理周期形成帶狀結(jié)構(gòu)?！u流檢測是一個導電材料的無損檢測的先進的方法。這個方法可以用來解決各種各樣的問題。表征材料的結(jié)構(gòu)(結(jié)構(gòu)、紋理等)可使用這種方法。作為奧氏體的電導率的變化材料，其變化可以很容易地用傳統(tǒng)渦流檢測出。Habiby et al。[5] 用渦流技術(shù)來確定在馬氏體時效鋼的奧氏體體積百分比。Khan et al。[6]用渦流法測定在普通碳鋼中的珠光體。Rajkumar et al。[7] 用渦流方法檢查在馬氏體時效鋼的老化效應。Mori et al。[8]在高強度鋼時使用數(shù)控伺服研究彎曲。然而，沒有人在作者的知識領域利用渦流電流法研究了馬氏體時效鋼彎曲的行為。2. 實驗設置馬氏體時效鋼樣品準備探討應激行為轉(zhuǎn)換期間的加工操作。四個不同大量的馬氏體時效鋼拍攝，每批的化學成分(模擬)連同最近的標準在表1中給出。能量色散譜儀(EDS)，貼附掃描電子顯微鏡是用來測量樣品的化學成分。維度樣品是直徑100毫米和12毫米厚度?！? 這些樣本在每一步加工之后被檢查的為維氏硬度和渦流信號強度。x射線衍射法(XRD)是用來確定奧氏體的體積百分比。為了啟用XRD的標本，拋光表面材料作準備。一個光滑的拋光面有必要XRD以及準確的渦流讀數(shù)。渦流設備，Defectomat kHz環(huán)境，響應所有的影響渦流流的變量 ，用于渦流測量。在升空階段的阻抗信號旋轉(zhuǎn)是平行于水平軸，這是大約120度。低頻率使用，因為它提供了良好的阻抗解析(10)。儀器校準使用一個已知含有100% 馬氏體的樣品，這不屬于機加工，對其余的樣品進行測試，并用這個進行校準。加工完成五個階段，在每個步驟中，渦流值確定。最后的加工操作后進行的微觀硬度測試在樣品的直徑。為了達到這個目的，需要一個200 g的恒定負載作用20s。 表 1 　　各種樣品的化學成分(重量%) 顯微結(jié)構(gòu)研究是通過使用光學顯微鏡完成的。樣品被研磨過， um，然后用2%硝酸浸蝕液蝕刻。階段分析，拋光樣品使用CoKa輻射的方法進行了x光衍射(XRD)。奧氏體的金相比例的使用下面的關(guān)系確定[11]: 在這比例式中%代表奧氏體含量，Im代表馬氏體的強度和IA代表奧氏體的強度。3. 結(jié)論 . 金相學 選擇馬氏體時效鋼棒作為研究的樣本，已經(jīng)通過選擇性時效處理(SAT)開發(fā)的戈德堡[12]，見圖1。這個處理促進選擇性奧氏體馬氏體沿著Ms是相對較高的邊界(馬氏體開始)轉(zhuǎn)變。后續(xù)在510攝氏度沿奧氏體轉(zhuǎn)變區(qū)域老化引起下降而依然不受影響。當樣品在包括老化后的結(jié)構(gòu)和未老化的馬氏體冷卻后老化。在蝕刻，揭示微觀結(jié)構(gòu)。樣品取自A塊的100%、B塊的90%，C塊的63%，D塊大約51%馬氏體。A塊的微相圖在圖2中給出。. 金相分析 圖3演示了在階段1的幾乎100%的馬氏體(0%奧氏體)，第五階段后依然保持100%。在其他所有樣品中，XRD的結(jié)果顯示降低了奧氏體的百分比。B塊在階段1大約10%奧氏體出現(xiàn)，在階段5消失。圖4中，給定的微相圖描述了一個在C塊的帶狀結(jié)構(gòu)。階段1的殘留奧氏體在37%左右而在階段5后只剩下23%，可以看到圖5。同樣，圖6顯示了在階段1 有49%被排斥沒有進一步的處理的殘留奧氏體在D塊。 . 硬度 A塊在階段1(例如起始物料)的硬度值是在圖7顯示。很明顯，樣本在直徑的硬度保持不變。這支持上述觀測的100% 馬氏體的存在。對于C塊，硬度在最后階段的加工在圖8顯示，硬度的變化，穿過直徑，在樣本描繪的不均勻性。這種轉(zhuǎn)變是在第一階段上升和最后階段下降，第五階段，表明一些殘留奧氏體轉(zhuǎn)變成馬氏體。在D塊硬度只是在第一階段的加工檢查的，見圖9。 圖1 選擇性老化周期 圖2 表面的微觀結(jié)構(gòu)組件包含100%馬氏體(A塊)圖3 x射線衍射圖樣顯示100%馬氏體(A塊)圖4 帶狀結(jié)構(gòu)的組件包含23%奧氏體(C塊) 圖5 x射線衍射模式顯示23%奧氏體(C塊)圖6 x射線衍射模式顯示49%奧氏體(D塊) 圖7 硬度在直徑在100%馬氏體(A塊) 圖8 硬度在直徑在23%奧氏體(C塊) 圖9 硬度在直徑在49%奧氏體(D塊) . 渦流測量 這個在每個階段的渦流值在不同批次的對馬氏體時效鋼的加工在表2中給出。階段1在A塊的初始值是71，它在四個階段的第一個幾乎不變，然而，在第五階段它跳增至83。這可能是由于存在很少量的殘留奧氏體，它在收到一定的應力后改變了，在加工操作時受到誘導。在這些樣品中觀察到?jīng)]有彎曲。 表2渦流值在不同階段的加工操作 在B塊初始渦流值是58和它仍然幾乎相同的前四個階段，然后大約表現(xiàn)得像許多在過去的加工操作，即它跳增至68。在這塊，能觀察到非常小彎曲，但仍在可容忍的范圍。 在C塊，改變渦流是能夠觀察到的但這變化整個加工操作是很小的。在階段1，這是48，第五階段后，它的值是54。這塊由于高彎曲的樣品在第五階段后最終是被排斥了。同樣，在D塊經(jīng)過階段1，彎曲超過了可容忍的極限，因此立即排斥。 4. 討論 全部批次的化學成分是在馬氏體時效鋼的指定范圍內(nèi)。然而，他們在不同樣品的一些金相透露了不均勻性，它在C塊和D塊變得更加明顯。奧氏體在不同批次的存在進一步也證實了XRD。在D塊，它已經(jīng)上升到49%。當這些不均勻樣品受到加工操作，一個壓力誘導相變會被觀察到明顯的XRD和渦流的結(jié)果。 　在A塊，100%馬氏體存在于初始階段，渦流值仍然是從一到第四階段，然后在第五階段突然改變，表明應力隨著奧氏體向馬氏體轉(zhuǎn)變積累。這些樣品由于最終產(chǎn)品100% 的馬氏體沒有彎曲。然而，在B塊和C塊，有一定量的殘余奧氏體，它在加工過程中的改變誘發(fā)了馬氏體相變，但這是小部分。這種行為也在不同的階段通過渦流值來描述。在B塊和在整個C塊中觀察到的一些彎曲的樣品，是由于應力，誘導相變后的大塊樣品。這些壓力無論有沒有奧氏體都無法維持散裝材料和彎曲的區(qū)域。 同樣，在D塊，49%殘余奧氏體的存在，導致從奧氏體相變?yōu)轳R氏體，然后失去了它的物理幾何意義，即一次加工后發(fā)生的彎曲。大部分的殘余奧氏體的變形容易發(fā)生在弱的區(qū)域。5. 結(jié)論 可以推論，渦流的方法是通過快速、非破壞性的自然和有效地作為無損檢測技術(shù)來隔離組件多相結(jié)構(gòu)。由于是輕松、安全、可移植性相關(guān)的設備對x射線衍射方法，電渦流法顯得優(yōu)越。最終可能由于奧氏體增加的百分比甚至在開始加工時被排斥了，這個方法依然可以識別組件。在加工過程中組件擁有不到10%奧氏體沒有顯示出彎曲特征，以及可能在均質(zhì)加工之前包含更大量的殘留奧氏體的隔離組件。在組件中彎曲或在加工操作中，似乎相關(guān)的殘余奧氏體轉(zhuǎn)變到馬氏體。參考文獻[1] Floreen S, Decker RF. Source book on maraging steel. ASM. OH, USA: Metals Park。 1979.[2] Pitler RK. ASM handbook, vol. 17A. OH: Metals park。 1992. p. 164–73.[3] Habiby F, Haq AUI, Hashmi FH. In: Proc ICOMET86. Inst of Metals. p. 560.[4] Rajkumar KV, Vaidyanathan S, Kumar A, Jayakumar T, Raj B, Roy KK. Characterization of aging induced microstructuralchanges in M 250 maraging steel using magnetic parameters. J Magn Magn Mater 2007。312(2):359–65.[5] Habiby F, Siddiqui TN, Khan SH, Haq Aul, Khan AQ. Austenite determination by eddy current measurements in maraging steel.NDT Int 1992。25(3):145–6.[6] Khan SH, Ali F, Nusair A, Iqbal MA. Pearlite determination in plain carbon steel by eddy current method. JMPT。 in press.[7] Rajkumar KV, Rao BPC, Sasi B, Kumar A, Jayakumar T, Raj B, et al. Characterization of aging behaviour inM250 grade maragingsteel using eddy current nondestructive methodology. J Mater Sci Eng A 2007。464(1):233–40.[8] Mori K, Akita K, Abe X. Spring back behavior in bending of ultra high strength steel sheet using CNC servo press. Int J Mach ToolManufact 2007。47(2):321–5.[9] Konoplyuk S, Abe T, Uchimoto T, Takagi T, Kurosawa M. Characterization of ductile cast iron by eddy current method. NDTamp。E2005。38:623–6.[10] Drunen GV, Cecco VS. Recognizing limitations in eddy current testing. NDT Int 1984。17:378–83.[11] Cullity BD. Elements of Xray diffraction. 3rd ed. USA: AddisonWesley Publishing, Co. Inc。 1967.[12] Goldberg A. Morphology of martensite formation in 300grade maraging steel. Trans ASM 1969。62:219–29.　　57