專利名稱：：鋼的可靠性評價方法
技術領域：
：本發(fā)明涉及鋼的可靠性評價方法，以及由這種方法得到的高可靠性鋼。更具體的，本發(fā)明涉及評價鋼的可靠性的方法，其使用與極值統(tǒng)計分析相結合的顯微鏡檢查法和超聲波探傷檢測("超聲波探傷檢測"用作"超聲檢測"的同義詞)，來檢測尺寸在幾pm到幾百pm的夾雜物的存在，還涉及由這種方法得到的高可靠性鋼。與極值統(tǒng)計分析相結合的顯微鏡檢查法，通過顯微鏡觀測到的夾雜物的尺寸的統(tǒng)計分析，可以估算鋼中的最大夾雜物的尺寸。所述超聲波探傷檢測以5-25MHz的探測頻率探測缺陷。
背景技術：
：增大滾動接觸疲勞壽命是得到軸承高可靠性的關鍵。已知軸承壽命受到非金屬夾雜物的影響很大。滾動接觸疲勞壽命根據要求的可靠性分為兩類。一是被稱為Lu)壽命，其用作軸承性能的常規(guī)量度，另一個是被稱為"短壽命"，其由突然破損決定。具體地，術語"短壽命"定義為軸承過早或早于其計算的壽命破損時的軸承壽命的長度。由于所述L,o壽命和短壽命是根據發(fā)生在顯著不同頻率的兩個不同類型的破損確定的，這些破損發(fā)生頻率的差別被認為是由以顯著不同的頻率發(fā)生的夾雜物造成的。因此，必須根據夾雜物的類型或軸承壽命的類型，來為夾雜物評價(可靠性評價)選擇合適的檢測體積。軸承的L,。壽命被認為是由小或中等尺寸的夾雜物決定的，特別是尺寸為約10(Him或更小(主要是幾微米到幾十微米)的夾雜物。軸承的短壽命被認為是由尺寸約10(^m或更大的大夾雜物決定。因此，需要建立這樣一個系統(tǒng)，它可以評價所述兩種類型的夾雜物，因而可以用來定義高可靠性鋼。傳統(tǒng)用于評價鋼的清潔度的技術是JISG0555中說明的為評價鋼中的非金屬夾雜物設計的顯微鏡檢查法；ASTME45中說明的為直接觀測拋光試件設計的使用顯微鏡的顯微鏡檢査法；以及酸溶液技術，其中稀釋的HN03等用來溶解鐵基來從鋼中提出夾雜物用于觀用于檢測鋼中的夾雜物的一個常用技術是超聲波探傷技術。專利文件1描述了機動壓路機軸承的滾動元件，其中在兩倍于最大剪切應力的位置的深度或較小的深度處，元件中存在的夾雜物的最大尺寸為200|im或更小。專利文件2描述了一種高清潔度鋼，其中每100g鋼中，由鋼的酸溶解探測的20pm或更大的氧化物夾雜物的數(shù)量是40或更少。專利文件3描述了具有穩(wěn)定熱處理畸變的鋼，其中保證每1.0x105mm3的鋼中VX^X大于lOOpm的夾雜物的數(shù)量是2或更少。專利文件4描述了一種技術，其中以6或更高的軋和/或鍛比來軋和/或鍛鋼，并正火或退火鋼，然后以5-25MHz的頻率使用點聚焦型探針將其進行浸水超聲波探傷，來探測鋼中的夾雜物。該技術改善了探測精度。日本特開No.2004-144289日本特開No.2001-342512日本特開No.2003-247046日本特開No.2004-9322
發(fā)明內容本發(fā)明所要解決的問題盡管專利文件1描述的技術針對最大夾雜物尺寸為200pm或更小的夾雜物，該發(fā)明沒有提及任何關于基于材料的大夾雜物的評價的內容。專利文件2的技術的缺陷在于，盡管該技術對材料中的夾雜物要求一定規(guī)格，但由于大夾雜物的評價依賴于酸溶解方法的提取，它只能達到低的可靠性，不能探測B-型夾雜物簇。如JISG0555中所定義的，B-型夾雜物是具有多個不可變形的角和低縱橫比(一般小于3)的(多于三個)黑色或淺藍色顆粒的聚集體。這些夾雜物沿著變形的方向排列。專利文件3和4描述的方法適于評價大夾雜物，但是不適合小或中等尺寸夾雜物的評價。該發(fā)明旨在解決上述常規(guī)問題，因此本發(fā)明的目的是提供用于評價鋼的可靠性的方法，其可以在可影響鋼的疲勞壽命和其它性能的不同夾雜物的全部尺寸范圍上測定總的可靠性。本發(fā)明的另一個目的是通過檢測步驟，來提供高度可靠的鋼，所述檢測步驟可以在可影響鋼的疲勞壽命和其它性能的不同夾雜物的全部尺寸范圍上測定總的可靠性。本發(fā)明待解決的問題因此，本發(fā)明提供用于評價鋼的可靠性的方法，其特征在于用與極值統(tǒng)計分析相結合的顯微鏡檢査法評價最大夾雜物尺寸為約100nm或更小的夾雜物；用在5-25MHz的頻率下操作的超聲波探傷檢測來評價最大夾雜物尺寸為約100|im或更大的夾雜物；并且基于將極值統(tǒng)計分析應用于顯微鏡檢査法的結果所得到的結果和在5-25MHz的頻率下操作的超聲波探傷檢測的結果的組合，來評價鋼的可靠性。本發(fā)明還提供了一種高度可靠的鋼，其在所含有的夾雜物方面具有高可靠性，借助評價鋼的可靠性的評價方法(檢測過程)的選擇可得到所述鋼，所述檢測過程包括用與極值統(tǒng)計分析相結合的顯微鏡檢査法評價最大夾雜物尺寸為約100^im或更小的夾雜物；用在5-25MHz的頻率下操作的超聲波探傷檢測來評價最大夾雜物尺寸為約lOOpm或更大的夾雜物；并且基于將極值統(tǒng)計分析應用于顯微鏡檢查法的結果所得到的結果和在5-25MHz的頻率下操作的超聲波探傷檢測的結果的組合，來評價鋼的可靠性。圖1是闡述在評價重量和要評價的夾雜物的尺寸方面評價不同類型的夾雜物的方案的框圖。圖2是顯示最大夾雜物尺寸和滾動接觸疲勞壽命的關系的圖表，其中最大夾雜物尺寸根據本實施方案評價鋼的可靠性的方法由與極值統(tǒng)計分析相結合的顯微鏡檢查法估算。圖3是顯示回波強度與顯微鏡檢查法觀測到的大夾雜物的VX^X的關系的圖表，其中所述回波強度來自本實施方案評價鋼的可靠性的缺陷探測頻率為5-25MHz的超聲波探傷的大夾雜物。圖4是根據本實施方案用于超聲波探傷檢測的試樣的剖視圖。圖5A是圖4所示的試樣的橫斷面前視圖。圖5B是圖4所示的試樣的側視圖。圖6是本實施方案的浸水超聲波探傷儀的原理圖。圖7是根據實施例的評價鋼的可靠性的方法的流程圖。圖8是表示在本實施例的評價鋼的可靠性的方法中，從用于可靠性檢測的樣品的制備到可靠性評價的過程的表。圖9是表示根據本實施例的高可靠性鋼的一個檢測步驟的圖表。數(shù)字標記的描述10...超聲波探傷儀11...點聚焦型探針12...超聲波探傷單元13...掃描單元14...PC(個人電腦)15...可視化單元20...試樣21...評價區(qū)22.,.."多孔"區(qū)23...末端區(qū)24...非敏感區(qū)25.,..外圍區(qū)26....探測區(qū)B…試樣寬度D…試樣外部尺寸(鋼坯的直徑)WP…水中的距離MP...焦深F卜.焦點(在試樣中)F2...焦點(在水中)具體實施例方式現(xiàn)在參照附圖詳細描述根據本發(fā)明的實施方案評價鋼的可靠性的方法。圖1是闡述在評價重量和要評價的夾雜物的尺寸方面評價不同類型的夾雜物的方案的框圖。在圖1中，評價體積轉化為評價重量，并且表的縱軸表示評價重量。在圖表中，包括觀測平面表面的顯微鏡檢查法和包括曲面觀測的宏觀條痕缺陷檢測(Macro-streak-flawtest)的評價體積，由檢測表面(為便于理解設置為l(Him)的夾雜物厚度乘以檢測表面的檢測面積得到。使用下面的公式，對不同尺寸的三種類型的軸承的滾動接觸表面下的疲勞體積(fatiguevolume)進行估算，并以重量顯示在圖表中。(疲勞體積)=(滾動元件與內環(huán)間的Hertzian接觸面積)x(90%最大剪應力處的深度)對于通用球軸承，每個軸承的疲勞體積是lg的數(shù)量級，對于鐵路軸承是100g，而對于大的軋輥軸承為10kg，變化因子約為10,000。因此，用于評價大夾雜物的方法需要不僅能夠在寬的粒徑范圍，還要能夠在大的評價體積內評價夾雜物。大體積檢測也是必要的，因為如果部件數(shù)很大的話，lg的疲勞體積可以累加至lkg的數(shù)量級。下面以檢測體積增大的順序描述評價夾雜物的不同方法。(1)顯微鏡檢查法用于評價夾雜物的顯微鏡技術是根據JIS和ASTM-E45的技術，以及與能夠評價增大的體積的極值統(tǒng)計分析結合的技術。與極值統(tǒng)計分析結合的技術的評價體積約為lg，該數(shù)量接近于通用球軸承的疲勞體積，而該體積可以根據條件變化。(2)總氧分析總氧分析是用于長期評價清潔度的相對簡單、有效的技術。該技術還用于比較產品質量。盡管含氧量與Lu)壽命有關，但含氧分析不是直接方法，并且不能提供關于夾雜物尺寸的信息。(3)宏觀條痕缺陷檢測該檢測(鋼的宏觀條痕缺陷檢測JISG0556)的評價面積小，因此在大夾雜物的探測上不實用。(4)高頻(S0MHz)超聲波探傷檢測盡管高頻(50MHz)超聲波探傷檢測可以用作顯微鏡檢査法的替代技術，但它不能提供有關夾雜物的化學組成、尺寸以及形貌的信息。(5)超聲波疲勞斷裂檢測在超聲波疲勞斷裂檢測中，在超聲范圍內以高頻率使試樣達到疲勞，并且可直接觀測到暴露在斷裂表面并作為斷裂源的夾雜物。與大多數(shù)耗時的疲勞檢測不同，超聲波疲勞斷裂檢測是在10分鐘內在20KHz下進行并重復載荷107次。每個試樣的檢測體積約為40mm3，因此如果檢測在20個試樣上進行，總檢測重量將為6g，并且如果極值統(tǒng)計分析還用于估算IO倍的體積，總的檢測重量將為60g。超聲波疲勞斷裂檢測的缺陷是它只能在軸向載荷檢測中的橫截面上評價試樣。由于根據真實軸承的疲勞體積的工作過程，金屬流可以具有不同的方向，因此為了評價鋼的清潔度，還必須在縱向橫截面上評價試樣。在這方面，超聲波疲勞斷裂檢測與與極值統(tǒng)計分析相結合的顯微鏡檢查法相比，不太受歡迎。(6)泥渣提取和酸溶解提取盡管泥渣提取和酸溶解提取是測定夾雜物尺寸分布的直接方法，但它的過程耗時。另外，所述兩種過程不能適當?shù)卦u價大體積檢測中的B-型夾雜物簇。(7)5-25固zUT盡管缺陷探測頻率為5-25MHz(下面稱為"5-25MHzUT")的超聲波探傷檢測在評價鋼的可靠性方面是有效的，但是它不是評價有效壽命的有效方法。但是，因為其大的檢測體積，所述5-25MHzUT適于探測稀少的大夾雜物。本發(fā)明人比較了用于評價夾雜物的上述技術的不同組合，發(fā)現(xiàn)將對顯微鏡檢査法的極值統(tǒng)計分析和5-25MHzUT(優(yōu)選15MHz)的結果相結合，是評價尺寸為幾|im到幾百pm的夾雜物的最有效的方法。對顯微鏡檢查法的結果應用極值統(tǒng)計分析可以在約100pm或更小的整個尺寸范圍評價微夾雜物。這種方法的評價體積高達lg，該數(shù)量與通用球軸承的疲勞體積相當，而評價體積可以根據評價條件變化。與極值統(tǒng)計分析結合的顯微鏡檢查法在評價尺寸為100pm或更小的大的微夾雜物上是有效的，而這些夾雜物決定了滾動接觸疲勞壽命。另一方面，稀少的尺寸為100pm或更大的較大夾雜物的尺寸分布與小-和中等尺寸的夾雜物不同，這些大夾雜物不能用與極值統(tǒng)計分析相結合的顯微鏡檢查法評價，而需要大體積檢測(kg數(shù)量級)?？紤]到該技術的探測能力和檢測體積，這些尺寸為約100,或更大的大夾雜物被認為可以用頻率為5-25MHz(優(yōu)選15MHz)的超聲波探傷檢測有效地評價。通過結合"與極值統(tǒng)計分析結合的顯微鏡檢査法"和超聲波探傷檢測，可以充分地評價軸承鋼的清潔度，作為鋼的性能和可靠性的量度。因此，可以在夾雜物的全部尺寸范圍上測定鋼的總可靠性。因此，在用于煉鋼過程的評價中，"與極值統(tǒng)計分析結合的顯微鏡檢查法"和超聲波探傷檢測的結合便于減少破損的原因。本實施方案評價鋼的可靠性的方法的特征在于，用顯微鏡檢査法結合極值統(tǒng)計分析評價微觀夾雜物(氧化物、硫化物和氮化物)，而用頻率為5-25MHz的超聲波探傷檢測評價大夾雜物。圖2顯示了估算的最大夾雜物尺寸和滾動接觸疲勞壽命的關系，其中最大夾雜物尺寸，根據本實施方案評價鋼的可靠性的方法由與極值統(tǒng)計分析相結合的顯微鏡檢査法，針對30,000mm2的估算面積S測定。圖2中顯示的Ln)壽命是在下面條件下測定的使用的鋼《ISSUJ2(JISG4805);試樣=060xd>20xt5.8mm圓盤，通過在垂直于縱向方向上切片鋼條制得；硬度二62HRC;并且試驗機=推進型滾動接觸疲勞試驗機。圖2顯示了Lu)壽命與預計的最大VXIlX值的關系，最大VX^X值即根據滾動接觸疲勞壽命和與極值統(tǒng)計分析相結合的顯微鏡檢査法，在氧化物夾雜物、硫化物夾雜物和氮化物夾雜物中預計的最大夾雜物的面積的平方根(預計最大夾雜物尺寸，下面表示為VX^Imax)。己經表明各試樣的Lu)壽命與三種類型的夾雜物的最大夾雜物尺寸相關。這表明L,o壽命不是由夾雜物的類型決定的，而是由最大夾雜物尺寸決定。氧化物、硫化物和氮化物的VX^Xmax評價提供了約100pm或更小的小-到中等尺寸夾雜物(估算的最大夾雜物)的分布的可靠性。所述值，或者夾雜物面積的平方根一般由VX^I=V^)決定，其中A是夾雜物的長度，B是夾雜物的寬度，由顯微鏡檢查法測定。寬度(B)的方向垂直于長度(A)的方向。因此VX^X值作為平均尺寸的量度，將夾雜物近似為矩形測定。所述VX^!Xmax值還定義為顯微鏡視場(例如，100mn^面積)內的最大夾雜物的V^11X值，或者在預計視場中預計的最大夾雜物的Varea值。我們現(xiàn)在描述用于本發(fā)明的與極值統(tǒng)計分析結合的顯微鏡檢查法。在典型的與極值統(tǒng)計分析結合的顯微鏡檢查法的操作中，用顯微鏡檢查法觀測選自來自樣品(鋼產品)的給定試樣群的多個試樣，來測定各試樣中存在的最大夾雜物(由面積的平方根測定)。通過在極值概率紙上繪出最大夾雜物的尺寸圖，可以估算給定群或給定體積(或面積)或預測體積(或面積)內的最大夾雜物的尺寸(例如VX^Xmax)。與評價夾雜物的其它方法相同，與極值統(tǒng)計分析結合的顯微鏡檢查法用于評價批量生產的材料中的夾雜物。在一個特定情況中，觀測顯微鏡的30個不重疊的視場，例如每個具有10mmx10mm的面積(即，標準檢測面積So)，觀測每個試樣中夾雜物的存在。然后，用極值統(tǒng)計分析來估算VX^iXmax指示的評價區(qū)域(S-30，000mm、的最大夾雜物。L1Q壽命是(額定)壽命的長度，到該值時10%的試樣破損。VX^1Xmax與L1()壽命的關系由經驗確定。在標準檢測面積So為80mi^或更大，并且估算面積S為30,000mm2時，由與極值統(tǒng)計分析結合的顯微鏡檢查法估算的最大夾雜物尺寸為5(Him或更小，這樣的樣品(鋼產品)優(yōu)選是高度可靠的，因為如圖2所示，這種鋼的Lu)壽命達到lxl(f次循環(huán)(cycle)。已經證實lx107次循環(huán)的Lu)壽命在不同條件下檢測的其它類型的鋼中保證了長的壽命。在標準檢測面積S。為80mn^或更大，并且估算面積S為30,000mm2時，由與極值統(tǒng)計分析結合的顯微鏡檢查法估算的最大夾雜物尺寸為30pm或更小，這樣的樣品(鋼產品)也優(yōu)選是高度可靠的，因為如圖2所示，這種鋼的L,o壽命達到lxlO"欠循環(huán)(cycle)。己經證實lxl07次循環(huán)的Lu)壽命在不同條件下檢測的其它類型的鋼中保證了長的壽命。通過選擇標準檢測面積So為400mr^或更大，可以穩(wěn)定最大夾雜物尺寸的評價。將與極值統(tǒng)計分析結合的顯微鏡檢查法的評價單獨地應用于氧化物、硫化物和氮化物夾雜物，因為氧化物、硫化物和氮化物具有不同的尺寸分布，應該單獨地評價。這些夾雜物應該單獨估算的另一個原因是，在超高純清潔度鋼中，氧化物、硫化物和氮化物夾雜物的最大夾雜物尺寸趨于互相接近，因此如果給定的鋼在例如L,。壽命方面具有足夠的可靠性，傳統(tǒng)上僅設計用于評價氧化物的方法不能足夠有效地進行測定。圖3是顯示回波強度與顯微鏡檢査法觀測到的大夾雜物的VX^X的關系的圖表，其中所述回波強度來自本實施方案評價鋼的可靠性的缺陷探測頻率為5-25MHz(下面稱為"5-25MHzUT")的超聲波探傷的大夾雜物。5-25MHzUT的探測提供了尺寸在100pm數(shù)量級或更大的大夾雜物的出現(xiàn)頻率的可靠性。我們現(xiàn)在從以下方面描述超聲波探傷檢測的步驟(l)試樣的制備、(2)超聲波探傷、以及(3)評價。(l)試樣的制備圖4是本實施方案的試樣的透視圖。圖5A是圖4所示的試樣的橫斷面前視圖。圖5B是圖4所示的試樣的側視圖。如圖4所示，首先制備軋和/或鍛比為6或更高的圓柱形鋼坯，來壓縮空隙并提高夾雜物的探測準確度。然后將所述鋼坯切成預定寬度(B)的短圓柱。然后從圓柱上切下預定高度(H)的塊，如圖5的實線所示。順序地將該塊研磨(粗加工)、正火或退火，并拋光，來制成具有預定尺寸的試樣20。評價區(qū)域21是不同于"多孔"區(qū)域22、外圍區(qū)域25、非敏感區(qū)域24、以及末端區(qū)域23的區(qū)域。對評價區(qū)域21中存在的大夾雜物進行探測和評價。(2)超聲波探傷圖6是浸水超聲波探傷儀的原理圖。由數(shù)字標記10標記的浸水超聲波探傷儀包括點聚焦型探針11、超聲波探傷單元12、掃描單元13、配備有微處理器的個人電腦(PC)14、以及可視化單元15。浸水超聲波探傷儀10在5-25MHz的頻率下操作，并且使用標準試樣(JISZ2345(超聲波探傷檢測用標準試樣)中提到的STB-A22標準試塊)來校準靈敏度。對浸水超聲波探傷儀10的參考靈敏度進行調整，使標準試樣的人為缺陷(cpl.5mm平底孔)的最大回波強度具有預定值(約80%)。然后對于探傷，將靈敏度提高特定數(shù)量(約20dB)。將試樣20設置在水箱中，并且向PC14中輸入靈敏度、試樣表面下的焦點深度、以及探測范圍26。然后以預定間距掃描探針ll來測定夾雜物的數(shù)量、位置和尺寸。(3)評價在10kg的轉化的評價重量中，VXK^X值大于lOOpm的樣品的試樣中的大夾雜物的數(shù)量小于預定數(shù)量的樣品(鋼產品)被確定為是可接受的。在10kg的轉化評價重量中的夾雜物數(shù)量是從總評價重量(即，評價范圍的總重量x試樣數(shù)量)中的夾雜物數(shù)量轉化來的。下文中該術語具有相同的定義)。上述實施例使得可以對鋼中的大夾雜物進行探測/評價，并因此可以得到高可靠性鋼，其含有很少或不含VX^X值大于100pm的大夾雜物，這些大夾雜物可以導致滾動解除疲勞壽命的突然減小。該實施方案中使用的探傷頻率在5-25MHz的范圍，因為低于5MHz的頻率不能有效探測所需要的大夾雜物，而高于25MHz的頻率容易在鋼中被削弱，因此不能得到大探傷體積。該實施方案中使用的探測系統(tǒng)是浸水超聲波探傷系統(tǒng)。這是因為不同于直接接觸系統(tǒng)，浸水超聲波探傷系統(tǒng)可以在探針掃描時保證穩(wěn)定的聲耦合，幾乎不受試樣表面的影響，并且可以保證穩(wěn)定和自動探傷。在該系統(tǒng)中，使用的探針是點聚焦型，因為與平臺型和線狀焦點型探針相比，點聚焦型探針具有較高的探測能力。在焦點處的探傷束的較大的射束直徑使探傷的掃描間距可以更大，使測量更快。但是這引起系統(tǒng)探測夾雜物的能力的降低。因此，.優(yōu)選探針在焦點處具有0.5-3mm的射朿直徑，并且優(yōu)選使用在深度方向上回波強度為-6dB(更優(yōu)選-3dB)的聚焦面積(探測區(qū)域)，來確保更好的探測能力。樣品試樣的評價區(qū)域是一個從外部尺寸D^鋼坯直徑。下文中該術語具有相同的定義)的90%延伸到外面的"多孔"區(qū)域的區(qū)域。這是因為在中間區(qū)域更容易探測到夾雜物。由于"多孔"區(qū)域的尺寸可以根據鋼的類型和生產條件而變化，所述評價區(qū)域優(yōu)選盡可能延伸到"多孔"區(qū)域的邊界，來接近夾雜物的實際分布。在本實施例中，"多孔"區(qū)域是在40%外部尺寸D之內的區(qū)域，其包含試樣的中心。數(shù)值40%是在假設使用JISSUJ2(軋和域鍛比二8.5)的鋼坯的情況下測定的，并且可以根據鋼的類型變化對于JISSCM420(JISG4105)(軋和/或鍛比=8.5)中說明的鋼坯的外尺寸0，所述孔隙區(qū)域是20%;對于JISS53C(JISG4051)(軋和/或鍛比=8.5)中說明的鋼坯的外尺寸D，所述孔隙區(qū)域是30%。本實施方案中使用的總評價重量是10kg，但它可以是kg數(shù)量級的任何數(shù)量，其可以保證快速檢測，以及高的評價可靠性。優(yōu)選在研磨后將試樣正火或退火，得到微細和均勻的微結構并改善它們的機械性能。還優(yōu)選將試樣平面拋光，來進一步降低超聲波的傳輸損失。調整5-25MHzUT步驟的靈敏度，使得可以在特定的回波強度探測VX^X值為100pm的夾雜物。當在高于預定回波強度的回波強度處探測到的夾雜物數(shù)量(在來自試樣的標本中)為IO或更小(在10kg轉化的評價體積中)時，認為樣品(鋼產品)是高度可靠的。優(yōu)選調整靈敏度，使得可以在特定回波強度探測超聲波束的鋼內焦點處的(p100pm的夾雜物。使用人為缺陷模擬夾雜物，或圖3中顯示的曲線(校準曲線)來間接校正靈敏度，因為在實踐中探測(p100jim的夾雜物是困難的。根據該步驟，聚集夾雜物、大塊夾雜物和其它大夾雜物的出現(xiàn)頻率可以由kg數(shù)量級的探傷直接測定，其中所述大夾雜物具有不同于小-或中等夾雜物分布的夾雜物分布。在設計重量為kg級或較小數(shù)量級的實際部件時，這顯著提高了供應材料的可靠性。夾雜物的數(shù)量優(yōu)選為2或更小(在10kg的轉化評價重量中)，并且更優(yōu)選為O(在10kg的轉化評價重量中)，因為本發(fā)明人的評價己表明，當大夾雜物的數(shù)量小于上面說明的值時，實際部件的滾動接觸表面上大夾雜物的出現(xiàn)頻率變小，突然短壽命的頻率也變小。優(yōu)選使用超聲波束直徑在鋼內焦點處為0.5-3.0mm，優(yōu)選0.5-1.5mm的點聚焦型探針，并且水中的焦距在70-180mm的范圍內，優(yōu)選在120-180mm的范圍內。還優(yōu)選，使用超聲波探傷的結果的所述評價通過忽略樣品試樣的"多孔"區(qū)域，并使用l-10kg，優(yōu)選5-10kg的總評價重量來進行。太小的射束直徑導致可操作性降低，然而太大的射束直徑降低測量的準確性。盡管15MHzUT的實際射束直徑是lmm，理論上它可以大至3.0mm。對于15MHzUT，水中的焦距的優(yōu)選范圍確定為70-180mm，因為當水中的焦距是約150mm并且鋼內焦深約為20mm時，15MHzUT的探測能力提高?？紤]到檢測效率和大體積檢測的平衡，總評價重量確定為l-10kg。我們現(xiàn)在詳細描述本發(fā)明的高可靠性鋼。本實施方案的高度可靠的鋼，其在所含有的夾雜物方面具有高可靠性，通過檢測步驟選擇可得到所述鋼，所述檢測步驟的特征在于，用與極值統(tǒng)計分析結合的顯微鏡檢査法來評估最大夾雜物尺寸為約100pm或更小的夾雜物；采用頻率為5-25MHz的超聲波探傷檢測評估最大夾雜物尺寸為約100pm或更大的夾雜物；并且基于將極值統(tǒng)計分析應用于顯微鏡檢查法的結果所得到的結果和在5-25MHz的頻率下操作的超聲波探傷檢測的結果的組合，來評價鋼的可靠性。因為我們己經描述了對用于本實施方案的高可靠性鋼，與極值統(tǒng)計分析結合的顯微鏡檢查法的評價、超聲波探傷檢測的評價、在夾雜物的整個尺寸范圍上總可靠性的評價，這里不再重復相同的描述。本實施方案的高可靠性鋼是一種其在夾雜物的全部尺寸范圍上的總可靠性都被確保的鋼。在與極值統(tǒng)計分析相結合的顯微鏡檢查法來得到本實施方案的高可靠性鋼的操作中，優(yōu)選地，當標準檢測面積為80mi^或更大，估算面積為30,000mm2，極值統(tǒng)計分析估算的最大夾雜物尺寸(VX^lXmax)是50pm或更小時，將樣品(鋼產品)確定為高度可靠的。更優(yōu)選地，在與極值統(tǒng)計分析相結合的顯微鏡檢查法來得到本實施方案的高可靠性鋼的操作中，優(yōu)選地，當標準檢測面積為80mm2或更大，估算面積為30,000mm2，極值統(tǒng)計分析估算的最大夾雜物尺寸(VX^Xmax)是30pm或更小時，將樣品(鋼產品)確定為高度可靠的。在與極值統(tǒng)計分析相結合的顯微鏡檢查法來得到本實施方案的高可靠性鋼的操作中，優(yōu)選地，單獨評價氧化物、硫化物和氮化物夾雜物。在頻率為5-25MHz下，用超聲波探傷檢測評價來得到本實施方案的高可靠性鋼的操作中，優(yōu)選地，對探傷靈敏度進行調整，使得在預定的回波強度下，可以探測到尺寸為100pm的夾雜物，并且當在轉化的10kg的評價重量中，在預定的或更高的回波強度下，探測到的夾雜物數(shù)量(在樣品的試樣中)是IO或更小時，將樣品(鋼產品灘定為高度可靠的。更優(yōu)選地，在5-25MHz的頻率下，用超聲波探傷檢測評價來得到本實施方案的高可靠性鋼的操作中，對探傷靈敏度進行調整，使得在預定的回波強度下，可以探測到尺寸為100pm的夾雜物，并且當在轉化的10kg的評價重量中，在預定的或更高的回波強度下，探測到的夾雜物數(shù)量(在樣品的試樣中)是2或更小時，將樣品(鋼產品)確定為高度可靠的。進一步優(yōu)選地，在5-25MHz的頻率下，用超聲波探傷檢測評價來得到本實施方案的高可靠性鋼的操作中，對探傷靈敏度進行調整，使得在預定的回波強度下，可以探測到尺寸為100pm的夾雜物，并且當在轉化的10kg的評價重量中，在預定的或更高的回波強度下，探測到的夾雜物數(shù)量(在樣品的試樣中)是0時，將樣品(鋼產品)確定為高度可靠的。優(yōu)選地，在頻率為5-25MHz下，用超聲波探傷檢測評價來得到本實施方案的高可靠性鋼的操作中，使用在鋼內焦點處超聲波束直徑為0.5-3.0mm的點聚焦型探針，并且在水中的探針的焦距在70-180mm的范圍。還優(yōu)選，通過忽略樣品試樣的"多孔"區(qū)域，并使用l-10kg的總評價重量來進行使用超聲波探傷檢測的結果的評價。實施例現(xiàn)在參考實施例，進一步詳細地描述根據本發(fā)明的實施方案評價鋼的可靠性的方法，這些實施例不以任何方式限制本發(fā)明的范圍。圖8是表示本實施方案從用于可靠性檢測的樣品的制備到可靠性評價的過程的表。將從垂直連續(xù)鑄造材料(JISSUJ2，<10ppm)中生產的cpl67mm的鋼坯分開，一塊用于顯微分析，一塊用于15MHzUT分析。將用于顯微分析的塊鍛造成cp65mm，并從塊的中心制備檢測塊(6塊Tl-T6，每塊尺寸15mmx100mmx10mm)用于顯微分析來進行L-表面觀測。L-表面的中心區(qū)域用顯微鏡檢查法進行觀測，其中L-表面優(yōu)選含有樣品的中心軸的外圍部分。對6個塊中每一個的15mmx100mm表面，在5個不重疊的10mmx10mm(指定為S4總共從S。,-S(bo))的視場內用顯微鏡觀測夾雜物的存在。用于15MHzUT分析的試樣(用于L-表面觀測)也從塊中制得。這里使用的術語"L-表面"指與產品軋或延伸鍛造的方向平行的表面。圖7是本發(fā)明評價鋼的可靠性的方法的流程圖。在步驟101(在圖中，每一步由S標明)，標準檢測面積S(Tl00mm2，數(shù)量S。n=30，估算面積S=30，000mm2，用與極值統(tǒng)計分析結合的顯微鏡檢查法評價樣品，來確定VX^Xmax。該評價中使用的標準是VaREAmax《50,。在步驟102中，總評價重量為l-10kg，用15MHzUT評價樣品。在該步驟中，對在對應于VX^1X值為lOOpm或更大的回波強度探測到的夾雜物進行計數(shù)。將計數(shù)轉化為10kg評價體積中的夾雜物數(shù)量。根據在特定回波強度探測到的夾雜物數(shù)量來對試樣評級，例如，在80%或更高的回波強度時存在0夾雜物，或在30%或更高的回波強度時存在2個或更少夾雜物。可選地，可以根據由15MHzUT分析測定的界限來對樣品進行評級。例如，通過了與極值統(tǒng)計分析結合的顯微鏡檢查法的檢測的試樣可以評為A、B、C或"不可靠"，其中"高可靠性鋼A"對應于由15MHzUT(在10kg評價體積)探測的夾雜物數(shù)量為O，"高可靠性鋼B"對應于由15MHzUT(在10kg評價體積)探測的夾雜物數(shù)量為大于0到2，"高可靠性鋼C"對應于由15MHzUT(在10kg評價體積)探測的夾雜物數(shù)量為大于2到10，"不可靠鋼"對應于由15MHzUT(在10kg評價體積)探測的夾雜物數(shù)量為大于10。在本實施例中，在預定的或更高的回波強度下(在來自樣品的試樣的10kg的評價體積中)探測到的夾雜物數(shù)量為IO或更少的樣品(鋼產品)確定為高度可靠的。應當理解，極值(VX^Xmax)的界限也可以為滿足用戶的要求而改變。表1顯示了根據本實施例用來評價鋼的可靠性的方法的評價結果。表l<table>tableseeoriginaldocumentpage23</column></row><table>在該實施例中，VX^Xmax值大于50|im的樣品確定為次品。VX^max值為50pm或更少的樣品，如果由15MHzUT探測到的夾雜物數(shù)量大于IO，確定為次品。如果兩個條件中的任何一個都不滿足，樣品確定為次品。因此，本實施例的方法可以恰當?shù)卦u價尺寸為約100pm或更小的大的微夾雜物，和尺寸為約100pm或更大的大夾雜物。因此，可以在夾雜物的整個尺寸范圍上確定總可靠性?，F(xiàn)在參照實施例，詳細描述根據本發(fā)明的實施方案的高可靠性鋼，這些實施例不以任何方式限制本發(fā)明的范圍。圖9是表示根據本實施例的高可靠性鋼的一個檢測步驟的圖表。將從垂直連續(xù)鑄造材料(JISSUJ2,《10ppm)中生產的(p167mm的鋼坯先用常規(guī)步驟檢測內部質量和表面質量(步驟201)。然后，用本實施例用于評價鋼的可靠性的方法對鋼坯進行檢測(步驟202)。步驟202中鋼的可靠性的檢測步驟與圖7中描述的本發(fā)明的評價鋼的可靠性的方法的流程(步驟101和102)相同。僅對通過常規(guī)檢測(步驟201)的樣品進行本實施例的檢測(步驟202)。根據兩個檢測的結果確定出貨的合格產品。表2顯示了通過檢測步驟選擇高可靠性鋼的標準，所述檢測步驟進行根據本實施例的鋼的可靠性評價。表2<table>tableseeoriginaldocumentpage24</column></row><table>表中的"合格"表明樣品通過檢測，"不合格"表明樣品沒有通過檢測。如表中所示，本實施例的高可靠性鋼不僅用常規(guī)檢測步驟(步驟201)檢測，還根據本實施例評價鋼的可靠性的方法的檢測步驟(步驟202)來檢測，因此，它確定為合格出貨的高度可靠產品。盡管描述了優(yōu)選實施方案，但應理解，在不偏離下述權利要求的范圍內可以對本發(fā)明進行改進和變化。權利要求1、評價鋼的可靠性的方法，其特征在于用與極值統(tǒng)計分析相結合的顯微鏡檢查法來評價最大夾雜物尺寸為約100μm或更小的夾雜物；用在5-25MHz的頻率下操作的超聲波探傷檢測來評價最大夾雜物尺寸為約100μm或更大的夾雜物；并且基于將極值統(tǒng)計分析應用于顯微鏡檢查法的結果所得到的結果和在5-25MHz的頻率下操作的超聲波探傷檢測的結果的組合，來評價鋼的可靠性。2、權利要求1的評價鋼的可靠性的方法，其中當對80mn^或更大的標準檢測面積S。和30000mm2的估算面積S，由極值統(tǒng)計分析估算的最大夾雜物尺寸為50pm或更小時，由與極值統(tǒng)計分析相結合的顯微鏡檢查法進行評價確定鋼是高度可靠的。3、權利要求1的評價鋼的可靠性的方法，其中當對80mn^或更大的標準檢測面積So和30000mm2的估算面積S，由極值統(tǒng)計分析估算的最大夾雜物尺寸為30pm或更小時，由與極值統(tǒng)計分析相結合的顯微鏡檢查法進行評價確定鋼是高度可靠的。4、權利要求1的評價鋼的可靠性的方法，其中將通過與極值統(tǒng)計分析相結合的顯微鏡檢查法所進行的評價單獨應用于氧化物、硫化物和氮化物夾雜物。5、權利要求1的評價鋼的可靠性的方法，其中在5-25MHz的頻率下進行的超聲波探傷檢測評價的操作靈敏度，使得在預定的回波強度下可以檢測尺寸為100pm的夾雜物，并且當在10kg的轉化評價重量中，在預定的或更高的回波強度下探測的夾雜物數(shù)量為IO或更小時，確定鋼是高度可靠的。6、權利要求l的評價鋼的可靠性的方法，其中在5-25MHz的頻率下進行的超聲波探傷檢測評價的操作靈敏度，使得在預定的回波強度下可以檢測尺寸為100pm的夾雜物，并且當在10kg的轉化評價重量中，在預定的或更高的回波強度下探測的夾雜物數(shù)量為2或更小時，確定鋼是高度可靠的。7、權利要求1的評價鋼的可靠性的方法，其中在5-25MHz的頻率下進行的超聲波探傷檢測評價的操作靈敏度，使得在預定的回波強度下可以檢測尺寸為lOOpm的夾雜物，并且當在10kg的轉化評價重量中，在預定的或更高的回波強度下探測的夾雜物數(shù)量為0時，確定鋼是高度可靠的。8、權利要求l的方法，其中在頻率為5-25MHz的超聲波探傷檢測評價的操作中，使用在鋼內焦點處超聲波束直^[全為0.5-3.0mm的點聚焦型探針，所述點聚焦型探針在水中的焦距調整到70-180mm，忽略樣品試樣的"多孔"區(qū)域，并且總評價重量為1-10kg。9、高度可靠的鋼，其在所含有的夾雜物方面具有高可靠性，借助評價鋼的可靠性的檢測過程的選擇可得到所述鋼，所述檢測過程包括用與極值統(tǒng)計分析相結合的顯微鏡檢查法來評價最大夾雜物尺寸為約lOOpm或更小的夾雜物；用在5-25MHz的頻率下操作的超聲波探傷檢測來評價最大夾雜物尺寸為約100nm或更大的夾雜物；并且基于將極值統(tǒng)計分析應用于顯微鏡檢査法的結果所得到的結果和在5-25MHz的頻率下操作的超聲波探傷檢測的結果的組合，來評價鋼的可靠性。10、權利要求9的高可靠性鋼，其中當對80mii^或更大的標準檢測面積So和30000mn^的估算面積S，由極值統(tǒng)計分析估算的最大夾雜物尺寸為5(Him或更小時，由與極值統(tǒng)計分析相結合的顯微鏡檢查法進行評價確定鋼是高度可靠的。11、權利要求9的高可靠性鋼，其中當對80mm"或更大的標準檢測面積So和30000mm2的估算面積S，由極值統(tǒng)計分析估算的最大夾雜物尺寸為30pm或更小時，由與極值統(tǒng)計分析相結合的顯微鏡檢査法進行評價確定鋼是高度可靠的。12、權利要求9的高可靠性鋼，其中將通過與極值統(tǒng)計分析相結合的顯微鏡檢査法所進行的評價單獨應用于氧化物、硫化物和氮化物夾雜物。13、權利要求9的高可靠性鋼，其中在5-25MHz的頻率下進行的超聲波探傷檢測評價的操作靈敏度，使得在預定的回波強度下可以檢測尺寸為10(Vm的夾雜物，并且當在10kg的轉化評價重量中，在預定的或更高的回波強度下探測的夾雜物數(shù)量為IO或更小時，確定鋼是高度可靠的。14、權利要求9的高可靠性鋼，其中在5-25MHz的頻率下進行的超聲波探傷檢測評價的操作靈敏度，使得在預定的回波強度下可以檢測尺寸為100pm的夾雜物，并且當在10kg的轉化評價重量中，在預定的或更高的回波強度下探測的夾雜物數(shù)量為2或更小時，確定鋼是高度可靠的。15、權利要求9的高可靠性鋼，其中在5-25MHz的頻率下進行的超聲波探傷檢測評價的操作靈敏度，使得在預定的回波強度下可以檢測尺寸為100nm的夾雜物，并且當在10kg的轉化評價重量中，在預定的或更高的回波強度下探測的夾雜物數(shù)量為0時，確定鋼是高度可靠的。16、權利要求9的高可靠性鋼，其中在頻率為5-25MHz的超聲波探傷檢測評價的操作中，使用在鋼內焦點處超聲波束直徑為0.5-3.0mm的點聚焦型探針，所述點聚焦型探針在水中的焦距調整到70-180mm，忽略樣品試樣的"多孔"區(qū)域，全文摘要評價鋼在小或中等尺寸夾雜物以及大夾雜物方面的可靠性的方法，以及由該方法得到的高可靠性鋼。該方法用于評價鋼在夾雜物方面的可靠性，其特征在于用與極值統(tǒng)計分析相結合的顯微鏡檢查法評價最大夾雜物尺寸為約100μm或更小的夾雜物；用在5-25MHz的頻率下操作的超聲波探傷檢測來評價最大夾雜物尺寸為約100μm或更大的夾雜物；并且根據將極值統(tǒng)計分析應用于顯微鏡檢查法的結果所得到的結果和在5-25MHz的頻率下操作的超聲波探傷檢測的結果的組合，來評價鋼的可靠性。文檔編號G01N29/04GK101171511SQ20068001587公開日2008年4月30日申請日期2006年4月18日優(yōu)先權日2005年5月10日發(fā)明者云丹龜泰和,佐藤海廣,平岡和彥,長尾實佐樹,高須一郎申請人:山陽特殊制鋼株式會社