[發(fā)明專利]鋼鐵材料裂紋形成時段的EBSD晶粒取向判定方法

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• 申請日: 2017-12-27
• 公開（公告）號: CN108226198A
• 公開（公告）日: 2018-06-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 文新理;章清泉;李振瑞;張榮;李麗敏;王超;曹宇;吳會云;魏然
• 申請（專利權(quán)）人: 北京北冶功能材料有限公司
• 主分類號: G01N23/203
• 分類號: G01N23/203;G01N1/32
• 代理公司: 北京華誼知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11207
• 代理人: 王普玉

一種鋼鐵材料裂紋形成時段的EBSD晶粒取向判定方法，屬于鋼鐵材料失效分析技術(shù)領(lǐng)域，EBSD晶粒取向分析法是通過裂紋兩側(cè)晶粒間的取向關(guān)系、對接性和裂紋擴(kuò)展路徑與體心立方結(jié)構(gòu){100}晶面的關(guān)系判定裂紋形成的時段。優(yōu)點(diǎn)在于，與現(xiàn)有金相觀察法相比，EBSD晶粒取向分析法可提供裂紋兩側(cè)晶粒的取向信息和相互間關(guān)系，并繪制出裂紋擴(kuò)展路徑與體心立方結(jié)構(gòu){100}晶面的關(guān)系，而這是常規(guī)光學(xué)顯微鏡和掃描電子顯微鏡所不能觀察到的隱含信息，這些隱含信息正是從本質(zhì)上判定裂紋形成時段的關(guān)鍵。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于鋼鐵材料失效分析技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種鋼鐵材料裂紋形成時段的EBSD晶粒取向判定方法。尤其涉及一種鐵素體珠光體型鋼鐵材料裂紋形成時段的EBSD(Electron backscattered diffraction，電子背散射衍射)晶粒取向判定方法。

背景技術(shù)

鐵素體珠光體型鋼鐵材料一般是指鋼的組織在約600℃以下為鐵素體+珠光體，在約600～800℃發(fā)生“奧氏體→鐵素體+珠光體”轉(zhuǎn)變，在約800～1200℃為奧氏體。裂紋是鐵素體珠光體型鋼鐵材料中常見的缺陷，裂紋最可能在兩個時段形成：一是在“奧氏體→鐵素體+珠光體”轉(zhuǎn)變開始前的奧氏體中，二是在“奧氏體→鐵素體+珠光體”轉(zhuǎn)變開始后的鐵素體和/或珠光體中。研究科學(xué)、合理的分析方法用于準(zhǔn)確判定裂紋形成時段，這是分析裂紋形成的工藝環(huán)節(jié)進(jìn)而采取防范措施的關(guān)鍵，同時也是難點(diǎn)。

目前針對鋼鐵材料裂紋的分析方法主要是采用常規(guī)金相觀察法，觀察裂紋附近組織中有無脫碳和氧化霧點(diǎn)，如有脫碳和/或氧化霧點(diǎn)，則判定裂紋形成于鋼鐵生產(chǎn)過程中的加熱工序或之前的工序，如沒有脫碳也沒有氧化霧點(diǎn)，則判定裂紋形成于鋼鐵生產(chǎn)過程中的加熱工序以后，但目前尚無很好的方法界定裂紋形成在加熱工序之后的組織轉(zhuǎn)變以前還是組織轉(zhuǎn)變以后，從而不能有針對性地在相應(yīng)工序采取防范措施。

而且，傳統(tǒng)金相觀察法是通過金相制樣和顯微觀察分析裂紋，存在如下不足：一、制樣過程砂紙的石英砂顆粒、拋光膏和水會殘留在裂紋里面，破壞或腐蝕裂紋原有形貌，一些反應(yīng)裂紋形成時段的重要顯微特征可能被破壞；二、常規(guī)金相觀察所看到的是裂紋在一個金相磨面上的二維形貌，無法完整反映裂紋的三維特征，所觀察的金相磨面恰好切過裂紋源區(qū)的可能性很小，分析結(jié)果難免“以偏概全”。傳統(tǒng)金相觀察法的上述不足導(dǎo)致其無法準(zhǔn)確斷定裂紋形成的具體時段。

EBSD技術(shù)是利用電子在晶格間的衍射原理表征晶粒取向的，它不僅可用于觀察晶粒的形貌特征，而且可準(zhǔn)確給出晶粒的取向參數(shù)，將晶粒外在形貌和內(nèi)在取向信息同時給出，可判斷裂紋兩側(cè)晶粒取向是否一致，再結(jié)合裂紋兩側(cè)晶界的對接性就可判斷裂紋兩側(cè)晶粒原來是否為同一個晶粒。體心立方結(jié)構(gòu)的鐵素體(包括珠光體中的鐵素體)相發(fā)生解理斷裂時，其裂紋擴(kuò)展路徑往往平行于{100}解理面，這也是判斷裂紋形成于鐵素體相中的重要依據(jù)。本發(fā)明正是基于以上兩個材料學(xué)和晶體學(xué)科學(xué)原理，圍繞解決實際工程問題而形成。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種鋼鐵材料裂紋形成時段的EBSD晶粒取向判定方法，解決了傳統(tǒng)金相觀察法無法準(zhǔn)確斷定裂紋形成的具體時段的問題。本文將其稱為“EBSD晶粒取向分析法”，EBSD晶粒取向分析法是通過裂紋兩側(cè)晶粒間的取向關(guān)系、對接性和裂紋擴(kuò)展路徑與體心立方結(jié)構(gòu){100}晶面的關(guān)系判定裂紋形成的時段。

一種鋼鐵材料裂紋形成時段的EBSD晶粒取向判定方法，具體步驟及參數(shù)如下：

1、在裂紋處加工一個包含裂紋的試樣，試樣長度5～10mm、寬度5～10mm、厚度2～5mm，裂紋所在平面為上述長度和寬度構(gòu)成的平面，對裂紋所在平面采用砂紙由粗至細(xì)依次打磨，最細(xì)的砂紙不低于2000目，打磨后的試樣在金相拋光機(jī)上采用機(jī)械法拋光，去除金相觀察面上的劃痕，拋光后的樣品使用酒精溶液擦拭干凈并使用吹風(fēng)機(jī)的冷風(fēng)吹干；