随着冶金技术的发展,各类优质不锈钢不断出现。尽管冶金行业可以不断研发优质钢种,但是需要正确的热处理才能更好的发挥不锈钢的功能。 不同钢种的不锈钢加热冷却过程中,基体组织转变不同,碳、氮化物以及金属间化合物生成转变不同,对不锈钢的性能影响不同。因此,在不锈钢热处理过程中应根据钢种和使用目的选择合适的热处理工艺。 1 奥氏体不锈钢热处理目的 奥氏体不锈钢基体组织为奥氏体,在加热和冷却过程中不发生马氏体相变,没有淬硬性。 奥氏体热处理的目的是提高耐蚀性,消除第二相带来的不利影响,消除应力,或使已经加工硬化的材料得到软化。 2 基础理论 2.1析出物生成温度 2.2 合金碳化物的析出与溶解 2.2.1 碳溶解度 304(18Cr-8Ni),1200℃碳的溶解度0.34%,1000℃碳的溶解度0.18%。600℃碳的溶解度0.03%。(如下图所示) 304碳含量不大于0.08%,1000 ℃以上碳固溶于奥氏体中,由于碳原子半径小,所以温度降低时碳原子沿着晶界析出。 2.2.2 晶间贫铬 碳溶解度:温度降低,溶解度降低。 碳原子半径:原子半径小,溶解度降低,沿晶界析出。 稳定性:析出碳原子不稳定,与Cr、Fe生产稳定的Cr23C6或(FeCr) 23C6 。 原子扩散速率:碳原子半径小,扩散速率较大。铬原子半径大,扩散速率较小。 2.3 σ相 2.3.1 产生条件 620~840℃温区,长时间加热 加入铁素体形成元素,如Ti、Nd等。 采用形成铁素体形成元素高的焊条焊缝中。 以Mn、N代Ni的奥氏体中。 2.3.2 不利影响 降低塑性,特别是冲击韧性。 σ相是富金属间化合物,形成时易导致晶间腐蚀,Cl-介质中点蚀。 2.4 δ-铁素体 2.4.1 产生条件 铸造的铬-镍奥氏体不锈钢,铸态化学成份不均匀,铁素体形成元素偏聚区。 一些奥氏体不锈钢的焊缝组织中。 2.4.2 有利影响 含5-20%δ-铁素体,减少晶间腐蚀。 提高屈服强度。 在低应力条件下可降低应力腐蚀的敏感性。 焊接时,减少焊接热裂纹形成的可能性 2.4.3 不利影响 压力加工时易形成裂纹(两种组织变形能力不同)。 意大利GNR公司是一家老牌的欧洲光谱仪生产商,其X射线产品线诞生于1966年,经过半个多世纪的开发和研究,该产品线已经拥有众多型号满足多个行业的分析需求。ARE X 为专用的残余奥氏体分析仪,无需依靠 搭载模块在常规XRD上 实现残余奥氏体测试,具有操作简便、检测速度快、数据准确等特点,对操作人员要求不高,做到轻松上手。
与其他非铁磁性材料相比,铁磁性材料的物理性质有很大的不同。它具有很高的磁导率,对样品进行磁化时,样品表面会泄漏磁场,在低频外磁场作用下会产生微涡流信号,上述物理现象归因于铁磁材料自发磁化形成的磁畴结构,每个磁畴就像一块天然磁铁。铁磁材料内部存在许多小的磁畴结构,每个畴区包含大量的原子,同一畴区内的原子具有相同的磁矩方向,而相邻畴区内的原子具有不同的磁矩方向,它们由磁畴壁分开,磁畴的磁矩方向各不相同,但是相互抵消,总和为零,整个铁磁材料对外不显示磁性。因此,对于铁磁构件的应力检测,出现了许多的其特有的检测手段。相对于非铁磁材料而言,铁磁材料的应力检测方法更加种类繁多,越来越受到人们的广泛关注,在管道运输、轨道交通、桥梁工程等在役铁磁构件的承受应力评估中应用广泛。 铁磁性材料的磁畴在外磁场的作用下发生运动,引起材料的矫顽力、磁滞回线、磁声发射和巴克豪森噪声等宏观磁性能的变化。这些信号与材料结构和应力的变化之间联系紧密,密切相关。常用的磁无损检测技术主要有微观磁无损检测技术和宏观磁无损检测技术。微观磁无损检测技术主要有:磁畴动态特性;宏观磁无损检测技术有磁滞回线、磁记忆、漏磁、磁声发射、巴克豪森噪声和磁滞膨胀。微观的动态特性决定了宏观磁响应,宏观磁信号是许多微观域运动的综合结果。
1. 畴壁(domain wall) 畴壁是一种物理现象,它在磁场中尤为重要。具体来说,畴壁指的是相邻磁畴之间的原子磁矩不是突然转向,而是沿着一个磁矩方向逐渐变化的过程形成的边界。在这个过程中,原子磁矩不会平行排列,并且会偏离易磁化方向,导致交换能和各向异性能的增加。这样的结构有助于减少因自发磁化引起的能量损失。 在铁磁材料中,畴壁的存在是由于短程强交换作用和长程静磁作用的共同作用。磁畴的形成需要付出一定的代价,因为破坏了磁矩的两边平行排列,从而增加了交换能。为了减少这种能量的增加,磁畴之间的原子磁矩会在畴壁上逐渐变化,而不是直接转向。这样,磁畴分割得越来越细,需要的畴壁数量也就越多,总的是畴壁能越高。最终,系统达到的总自由能是很低的。 畴壁的厚度取决于交换能和各向异性能的平衡。不同的磁畴之间的磁化方向可能不同,因此畴壁可以分为180°壁和90°壁。磁畴的宽度一般在10^-2至10^-5 cm之间。 此外,畴壁的概念也被引入到了其他领域,例如在铁电体中,畴壁是指两个电畴之间的界壁。在铁电材料中,畴壁是用来描述具有不同极化方向的区块之间的分界的术语。 综上所述,畴壁是在磁场或铁磁材料中,由磁畴分裂形成的边界,它是由于磁矩在不同方向上的逐渐变化而产生的,并且在铁电体中,畴壁用来描述电畴之间的界面。 2. 布洛赫壁(Bloch wall) 布洛赫壁是一个德语单词,在英语中也被广泛使用,通常被翻译为“障壁”、“阻塞”或“屏障”。 在铁磁材料中,布洛赫壁是晶体材料内的一个特定结构。它描述了磁矩在大块晶体材料内部的过度方式。在布洛赫壁中,磁矩的过度方式始终保持与畴壁平面平行,因此,在畴壁面上不会出现自由磁极,这有助于防止退磁场产生并维持畴壁的能量极小。然而,晶体的上下表面会因磁矩的存在而产生磁极。 3. 磁巴克豪森跳跃(magnetic Barkhausen jumps) 铁磁材料在外部交变磁场的作用下,随着外磁场的增大,磁畴壁会多次发生跳跃式不可逆移动,材料内部产生非连续性的电磁脉冲,这种现象称为巴克豪森跳跃,也称为磁巴克豪森噪声。 巴克豪森法残余应力检测仪可以对材料的残余应力分布进行快速检测和鉴别。作为X射线衍射法的补充,对大量样品的快速鉴别效率极高,GNR公司现已推出MagStress5c 巴克豪森应力检测仪。
钢等铁磁材料及其加工构件具有优良的硬度、强度及韧性等机械性能,被广泛应用于桥梁建筑、能源运输、交通工程等一系列关乎国民生计的重要领域。 铁磁构件长时间暴露在比较糟糕的环境中,如超高温度、较高负荷等恶劣环境下,容易使得材料承受能力变弱甚至产生裂纹等。无损检测是评估材料性能的重要技术手段,能及时发现材料缺陷,保证安全。裂纹是导致材料失效的重要原因之一,被称为“工业癌症”。铁磁构件在长期载荷下,局部由于受力不均出现残余应力以及应力集中,最终导致裂纹的产生,使得构件变形断裂引发事故。如图a为斜拉索大桥长期超荷下,导致斜拉索断裂,桥面坍塌。图b为钢轨长时间应力集中,得不到释放,导致钢轨变形,危及行车安全。图c为天然气输送管道长期高压下,产生裂纹,导致天然气泄漏,发生火灾。归根到底,应力是导致铁磁材料性能退化,产生缺陷的重要因素。可通过应力检测对构件材料的工作情况进行预判。 图a 拉索桥长期载荷导致坍塌 图b 应力集中导致钢轨变形 图c 长期高压导致天然气管道泄漏 如何检测铁磁材料构件的微观缺陷、应力状态和疲劳状态并预测剩余寿命是工程应用中的一个比较棘手的问题。应力无损检测技术是可以解决这一问题的重要技术手段。一方面,要判断应力集中的位置;另一方面,它可以用来分析被评价构件的状态并预测其发展趋势并进行测量,进行安全评价,发现不安全地区,以便及早发出警报。 巴克豪森法残余应力检测仪可以对材料的残余应力分布进行快速检测和鉴别。作为X射线衍射法的补充,对大量样品的快速鉴别效率极高,GNR公司现已推出MagStress5c 巴克豪森应力检测仪。
古老的油画和历史手稿是宝贵的文化遗产,这些文物所用的颜料和墨水等原料让人们能够深入了解艺术史实等信息。此外,对油墨等原料的相关检测还能够提供原产地溯源、真伪等诸多信息,甚至对后续的修缮工作具有指导性作用。在诸多检测手段中,元素检测是重要的一项,其常见的检测手段有:原子吸收、原子发射、质谱法、电子探针、中子活化分析、XRF等。 各种检测方式的优缺点 虽然原子吸收、原子发射、质谱法、电子探针及中子活化分析都需要由文物上取样,属于有损分析,对有价值的艺术品来说,是无法接受的;XRF分析是非破坏性的,然而普通台式设备对样品大小并不友好。虽然,手持式XRF已有成功应用的案例,但其仍有如下的不足:过深的分析深度会涉及颜料层、清漆层、底层支撑物、甚至污染物、底层,所得信号可能无法代表颜料层,进而导致结果不具代表性。 TXRF分析特性 待检测的样品仅需要很少的量(微克或微升)置于载体之上便能满足检测需求,是一种非常温和的技术。甚至取样可仅使用棉签在待分析位置轻轻擦涂少量油墨,便可置于样品玻片,完成后续检测。
常见难溶样品如:碳化硼、碳化硅、氮化硼在磨料、特种刀具、核工业等领域有广泛的应用。其杂质元素检测通常采用ICP-OES、GD-MS、DCA、ICP-MS等设备,部分标准如下: GB/T 3045-2017 普通磨料 碳化硅化学分析方法 湿法消解ICP-OES GB/T 34003-2017 氮化硼中杂质元素测定方法 微波消解ICP-OES ASTM C791 核级碳化硼的化学、质谱及光谱分析标准方法 高压消解/碱熔ICP-OES/MS法 JB/T 7993-2012 碳化硼化学分析方法 消解后分光光度法 ? 常规方法所面临的难点 ICP-OES及ICP-MS需要湿法消解或微波消解,带来如下问题:样品稀释、定容后,因稀释造成检出限变差、费时、大量化学试剂、潜在污染风险; GDMS及DCA设备价格高,操作复杂。 ? 使用TXRF检测的优点 采用悬浊法、加入内标后直接上机检测; 大幅缩短前处理时间,仅需干燥、混匀等操作; 无需使用大量化学试剂; 简化检测流程:采用内标法定量,无需绘制标准曲线; 在线富集可进一步提升检出限。
水质应急分析在各国一直备受重视且投入巨大。面对突发的水质污染事件,对其中的元素进行分析,特别是重金属元素分析的重要性日益突显。其中,快速且全面的甄别出可能的污染物、尽量短的时间内实现定量检测是应急监测的终极目标。 常用的检测手段有:ICP-MS、AAS、ICP-OES、AFS等。其中,AFS、AAS一次只能测定一种元素,检测多个元素多采用 ICP-OES或 ICP-MS法。但二者有着较为严重的基体、光谱及质谱干扰。因此,找到一种可兼顾检测效率、干扰小的检测方法显得尤为重要。 本文将介绍使用Horizon全反射X射线荧光光谱仪进行水样的检测。样品经适当前处理后,便可上机,降低酸的引入带来的污染问题;使用内标及内置曲线,避免了基体效应;使用在线富集方式可降低元素检出限,测量简单快速。
蛋白质是构成生物体的重要组成部分,对人体的生长发育和维持正常生理功能都起着重要的作用。同时,蛋白质也是食品中重要的营养指标。不同食品中蛋白质的含量各不相同,测定食品中蛋白质的含量,对于评价食品的营养价值、合理开发利用食品资源、提高产品质量优化食品配方等方面均具有极其重要的意义。 本文采用意大利欧维特(EUROVECTOR)公司的EA3100杜马斯蛋白质分析仪测定食品(油条、酱牛肉、豆腐泡、调味料、大豆、酱油)中的蛋白质含量。
残余应力是指在没有对物体施加外力时,物体内部存在的保持自相平衡的应力系统。它是固有应力或内应力的一种,在一些零件或标准的要求中,需要将应力释放来满足实际使用要求,主要有以下几种方法: 1、锤击法 利用钢锤锤击工件残余应力聚集的部位,使工件接受锤击的金属表面受到锤击的压应力,发生局部的塑性变形,从而减小残余应力的峰值,改善和均衡工件原有残余应力的分布,避免工件的脆性破坏。 这种方法特别适合与焊接件,且在焊接加工场合应用广泛,对冲压件使用不多。 2、振动时效法 利用专有设备使工件在专用设备的周期性外力作用下发生共振,使工件内部的微观组织晶粒发生滑移和晶内孪生,从而削减残余应力的峰值,改善和均衡工件原有的残余应力的分布。 这种方法在一小时内可以消除约50%的残余应力或削减50%残余应力的峰值,是使用很普遍的方法之一,处理效率高,节约成本,但缺点是不能完全消除工件内聚集的残余应力。 3、热处理时效 是传统的消除残余应力的方法,又称为人工时效。它借助热处理设施,将工件由室温缓慢、均匀加热至600℃左右,并在此温度保温4-8h,而后温度缓慢冷却到120℃以下,再出炉冷却至室温。 这种方法消除残余应力的效果很好,消除速度快、充分。 4、自然时效 是将工件放置于室外,任其“风餐宿露”,在静置过程中释放和消除残余应力。 这种方法不适用于工业化大批量生产的产品。但是,对于高价值和高精度设备的关键部件,则采用人工时效+自然时效的方法较为普遍。 5、焊接应力消除 焊接中焊缝处温度迅速升高,体积膨胀。热影响区温度低,阻碍焊缝膨胀,结果焊缝处产生压应力,热影响区产生拉应力。但此时焊缝处于塑性状态,焊缝被压应力墩粗,松弛了此应力。 焊后冷却时,热影响区冷却速度快,很快进入弹性状态,焊缝处温度高,处于塑性状态。这时焊缝收缩,较热影响区收缩慢,焊缝阻碍热影响区收缩,焊缝仍受压应力,影响区受拉应力。但焊缝处于塑性状态,焊缝的塑性墩粗,松弛了此应力。 6、机械加工应力消除的方法 在切削加工后采取一些处理措施,也可以对已加工表面的残余应力进行调整,表面强化处理就是目前较常用的方法之一。表面强化处理工艺是通过对零件表面的冷挤压使之发生冷态塑性变形,从而提高其表面硬度、强度,并形成表面残余压应力的加工工艺。常用的表面强化工艺有喷丸强化和滚压强化。喷丸强化是利用大量高速运动中的珠丸冲击零件表面,使打击处发生塑性变形和塑性流动,表面产生冷硬层和残余压应力。珠丸大多采用钢丸,利用压缩空气或离心力进行喷射。这种方法适用于不规则表面和形状复杂的表面,如弹簧、连杆等的强化。滚压强化是用可自由旋转的滚子对零件表面均匀地加力挤压,使表面得到强化并在表面形成残余压应力,适用于规则表面如外圆、孔和平面等的强化加工,可在原机床上加装滚压工具进行。 预应力切削是一种通过切削工艺使机械零件加工表面产生残余压应力的方法,即切削前预先给零件施加一个弹性范围内的预应力,切削过程中零件加工表面会产生弹性变形,切削后释放该预应力,由于基体的弹性恢复,已加工表面会产生残余压应力。预应力切削既不需要购买昂贵的设备,又不会增加零件加工表面的硬度,只需通过切削加工就能使加工表面产生残余压应力,因此其具有良好的发展前景。 切削加工表面残余应力的产生是机械应力和热应力共同作用下引起的不均匀塑性变形的结果,对零件的使用性能和寿命有着直接的影响。在实际生产过程中,需要针对表面层残余应力产生的原因以及影响因素,通过综合运用本文介绍的工艺手段,以及合理选择切削参数、刀具等,可以有效地调整和消除已加工表面的残余应力。 以上就是消除残余应力的主要方法,过程和工序的控制可以通过测量工序间残余应力来实现,X射线法作为无损检测残余应力的方法,其便捷性和准确性得到了业内的认可。
磨削裂绞是淬火后未回火的零件,或含残余奥氏体多的零件磨削时出现的现象,这种裂纹不在磨削中发生,而在磨削后发生。磨削裂纹具有独特的形状,它与淬火裂纹不同,所以可立即进行区别。 磨削裂纹产生的原因一般有下列几方面:淬火后的钢变成马氏体组织,所以它处于膨胀状态,如果把这种淬火钢进行加热,大概到100 ℃发生第一次收缩,继续加热到300 ℃左右时,发生第二次收缩。 另外,钢一经过磨削,磨削区的温度就上升,其温度约为600℃。 因此,若把淬火后的钢件进行磨削,则仅磨削面的温度升高,升到100 ℃时发生第一次收缩。这种收缩仅在表层发生,母体组织仍处于膨张状态。因此,表层受张应力发生龟裂。 这种龟裂称为第一种磨削裂纹。当磨削热严重时,表层温度达到300℃就发生第二次收缩导致主磨削裂纹。这种裂纹称为第二种磨削裂纹。 为防止磨削裂纹,零件淬火后必须回火后再磨削。为防止第一种磨削裂纹,必须在100-200℃的温度范围内回火;为防止第二种磨削裂纹,必须在300℃左右的温度回火。 如果存在残余奥氏体,磨削热会使奥氏体转化为马氏体。若对此马氏体继续进行磨削,也要发生磨削裂纹。 意大利GNR公司是一家老牌的欧洲光谱仪生产商,其X射线产品线诞生于1966年,经过半个多世纪的开发和研究,该产品线已经拥有众多型号满足多个行业的分析需求。ARE X 为专用的残余奥氏体分析仪,无需依靠 搭载模块在常规XRD上 实现残余奥氏体测试,具有操作简便、检测速度快、数据准确等特点,对操作人员要求不高,做到轻松上手。