[發明專利]一種銅基鐵系合金鑄坯的宏觀偏析分析方法

有效

• 申請號: 202210277218.6
• 申請日: 2022-03-21
• 公開（公告）號: CN114689583B
• 公開（公告）日: 2023-08-08
• 發明（設計）人: 郭軍力;胡強;鄒晉;陸德平;張友亮;余輝輝
• 申請（專利權）人: 江西省科學院應用物理研究所
• 主分類號: G01N21/84
• 分類號: G01N21/84;G01B11/28
• 代理公司: 洛陽公信聯創知識產權代理有限公司 41190
• 代理人: 王學鵬

一種銅基鐵系合金鑄坯的宏觀偏析分析方法，包括取樣、試樣加工、酸洗、低倍組織圖獲取、圖像處理和偏析率分析等步驟。該方法利用低倍金相圖像，以局部析出鐵相面積為計量值，基于局部區域鐵相組織面積比例變化，以及鐵相枝晶的個數作為偏析程度考察因素，能夠較為客觀的獲得銅鐵合金內鐵元素偏析程度，避免化學分析法因為取樣點偏移引起偏析結果明顯波動情況。由于鐵相組織對性能影響更大，因此，本發明的鐵相組織面積法得到的偏析程度更具有指導價值。

技術領域

本發明屬于金屬冶金分析技術領域，具體的說是一種用于銅基鐵系合金鑄坯宏觀偏析分析的方法。

背景技術

針對鐵含量為4~50%的銅鐵合金，銅基鐵合金固液相線溫度區間較寬，鐵相優先析出，且鐵相密度小，在選分結晶和枝晶凝固特征下，鑄錠內部鐵元素的分布存在顯著的差異，進而影響軋制過程和產品性能。目前為止，銅鐵合金中這種鐵元素的分布差異無法消除。在生產過程中，鐵相偏析程度是考察鑄坯質量的一個重要指標，鑄坯偏析分布的分析對生產工藝控制及提高鑄坯質量具有很高的指導價值。

針對成分偏析，在鋼鐵冶煉鑄坯成分偏析的分析方法中，碳偏析常用的方法為：根據鑄坯低倍組織金相與偏析標準圖比對進行分析，碳偏析主要發生在凝固的中心線區域。

而銅基鐵系合金在凝固過程中首先析出的是以鐵元素為主的鐵相，其次為以銅元素為主的銅基體相，鐵相與銅相不互溶。鐵相形貌和尺寸在鑄坯內部位置不同，存在顯著差異，從而影響鑄坯內不同位置鐵元素含量。實踐中發現，直接影響鑄坯質量的是先析出的鐵相偏析程度，而鐵相偏析主要是以鐵相枝晶的不均勻分布形成。針對該類型的偏析評估目前無法使用偏析程度圖譜進行對比，而且使用定點光譜化學分析時，偏析程度結果隨檢測位置輕微偏移有很大的波動，造成偏析評估準確率較低，甚至失效。

發明內容

為了解決現有技術中針對銅鐵合金鑄坯鐵元素偏析評估方法失效的技術問題，本發明提供了一種銅基鐵系合金鑄坯的宏觀偏析分析方法，該方法以局部析出鐵相面積為計量值，能夠較為客觀的反映鑄坯內部鐵元素的偏析位置分布和偏析程度，進而更為準確和有效地對銅基鐵系合金凝固鑄坯中鐵元素的偏析進行評估。

本發明為解決上述技術問題所采用的技術方案為：一種銅基鐵系合金鑄坯的宏觀偏析分析方法，包括以下步驟：

步驟一、取樣

以銅基鐵系合金鑄坯的凝固界面為分析試樣的采集區，從鑄坯寬度方向的中心位置切取寬度大于1cm，長度與鑄坯凝固界面的長度相同的鑄坯塊作為試樣；

步驟二、試樣加工

以鑄坯的橫截面作為檢測面，對步驟一制得試樣的檢測面進行表面加工處理，使檢測面的粗糙度Ra≤1.0μm，且檢測面上不存在磨痕和油污；

步驟三、酸洗

使用酸溶液對步驟二加工后的試樣進行酸洗，之后，進行沖水和表面吹干，使檢測面上無水漬印產生；

步驟四、低倍組織圖獲取

使用金相顯微鏡或高倍照相機，沿檢測面長度方向上的中軸線均勻間隔10~50mm進行取點拍照，對所得系列照片進行1,2,3……n順序編號和同步放大處理后，制得n張低倍組織圖，備用；

步驟五、圖像處理

使用圖像處理軟件，以每張低倍組織圖的圖片中心為基準，截取5~10mm邊長的正方形作為分析區域圖片，制得n張大小一致的待分析組織圖，備用；

步驟六、偏析率分析

定義?為每個分析區域點的鐵相含量，公式中，i=1,2,3……n，S(Fe_i)為第i張待分析組織圖內鐵相的面積，S(A_i)為第i張待分析組織圖的總面積，N(A_i)為第i張待分析組織圖內鐵相枝晶的個數；