一種雙相鋼中馬氏體含量定量分析方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及鋼鐵材料領(lǐng)域，具體涉及一種鐵素體馬氏體雙相鋼的分析方法。
【背景技術(shù)】
[0002]由鐵素體與馬氏體組成的雙相鋼，具有屈強比低、加工性能好等特點，受到了越來越廣泛的重視。其中馬氏體作為是雙相鋼中的硬質(zhì)相，其數(shù)量對雙相鋼強度影響較大，數(shù)量不足會導(dǎo)致雙相鋼抗拉強度不達標(biāo)，數(shù)量過多，會導(dǎo)致雙相鋼延伸率惡化，強度偏高。甚至，在馬氏體含量較低時，隨著馬氏體含量的增加，雙相鋼的破壞強度降低；而馬氏體含量中等時，雙相鋼破壞的起源由鐵素體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體和鐵素體的界面，雙相鋼的強度隨馬氏體含量增加而增強；當(dāng)馬氏體含量較高時，破壞起源又變?yōu)橛神R氏體控制，雙相鋼的強度隨馬氏體含量增加而緩慢增加。因此，為了研究雙相鋼的組織及性能特征，需要通過馬氏體的準(zhǔn)確定量分析獲得雙相鋼的組織特征信息。
[0003]目前，人們最常用金相專業(yè)軟件手工或自動測量的方法對馬氏體進行定量分析。金相專業(yè)軟件測量法需要先制備金相試樣，金相試樣經(jīng)粗磨和細(xì)磨并機械拋光后，用苦味酸酒精和偏重亞硫酸鈉水溶液(I: I的比例混合)著色。將著色好的試樣用普通光學(xué)顯微鏡得到組織照片后，在金相軟件中用手工測量的方法，把認(rèn)為是馬氏體的面積一個個測量出來，最后測得的這些馬氏體的總面積與這個圖片的總面積相比，得到結(jié)果就是馬氏體的含量。這種定量分析技術(shù)操作起來比較麻煩，而且很可能在軟件測量馬氏體的時候，把晶界算進去，或者一些小的馬氏體未包括進去，造成定量不準(zhǔn)確。用軟件自動測量時，對一般的金相圖片用灰度進行二值分割計算馬氏體的面積含量，這種方法雖然很快捷，同樣容易把晶界包括進去同時忽略一些小的馬氏體，誤差稍大。
[0004]此外，人們還常常通過EBSD自動定量分析雙相鋼中的馬氏體含量。EBSD試樣經(jīng)粗磨并機械拋光后再進行電解拋光，電解拋光后的試樣利用電子背散射衍射(EBSD)進行晶粒取向面掃描，獲得的晶粒取向數(shù)據(jù)花樣質(zhì)量BC圖(band contrast)在軟件上進行處理?；淤|(zhì)量BC圖能反映出在取向測定的過程中菊池花樣的清晰程度，并用一個黑白或紅綠漸變的O?255的顏色條來表示BC值的大小，若菊池花樣越清晰，其標(biāo)定質(zhì)量越高，BC值越大，反之，花樣質(zhì)量較差的區(qū)域，BC值越小。由于馬氏體和鐵素體基體都是BCC結(jié)構(gòu)，菊池帶花樣在EBSD的面掃描上一樣，但馬氏體由于過飽和固溶了 C，晶格畸變，內(nèi)應(yīng)力大，所以它的花樣質(zhì)量相對于鐵素體較差，BC值在45?95之間，鐵素體基體的花樣質(zhì)量較好，BC值在95?145之間。通過選定馬氏體的花樣質(zhì)量分布區(qū)域可計算出該視場中馬氏體的面積百分含量。但由于馬氏體和鐵素體的花樣質(zhì)量分布的界限并不明顯，因此根據(jù)花樣質(zhì)量的分布來定量馬氏體存在一定的誤差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]因此，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，提供一種操作簡便的雙相鋼中馬氏體含量定量測量分析方法。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案是，一種雙相鋼中馬氏體含量定量分析方法，該方法包括:
[0007]a、取一小塊雙相鋼試樣，對其進行完全退火處理，加熱溫度為Ac3以上30-50°C，得到平衡態(tài)的鐵素體組織；
[0008]b、取一小塊同樣雙相鋼試樣，將其進行淬火處理，水淬后進行液氮冷處理0.5-2小時，得到幾乎單一的馬氏體組織；處理的目的是為了得到盡量多的馬氏體組織。
[0009]C、將步驟a得到的退火態(tài)的試樣以0.0l0C /s以下的速度緩慢加熱，直至Ac3以上90-110°C,記錄其加熱過程熱膨脹曲線；
[0010]d、將步驟b得到的淬火態(tài)的試樣同樣以0.0re/s以下的速度進行緩慢加熱，直至Ac3以上90-110°C,記錄其加熱過程熱膨脹曲線；
[0011]e、將需要測量的雙相鋼試樣以0.0rc/s以下的速度進行緩慢加熱，直至Ac3以上10CTC,記錄其加熱過程熱膨脹曲線；
[0012]f、所述熱膨脹曲線的橫坐標(biāo)為溫度，縱坐標(biāo)為試樣的長度變化率將上述步驟c、d、e中得到的熱膨脹曲線放在一個坐標(biāo)系下，以其中一個曲線為基準(zhǔn)，平移另外兩條熱膨脹曲線，將高溫段曲線平移至重合，在低溫段的曲線分開，淬火態(tài)熱膨脹曲線、被測量試樣熱膨脹曲線、退火態(tài)熱膨脹曲線分別與縱坐標(biāo)相交于M、S、F點，馬氏體的體積百分含量為SF長度和MF長度的比值的立方，即(SF/MF)3。
[0013]根據(jù)上述分析方法，優(yōu)選的是，所述試樣呈長方體或圓柱體。試樣為細(xì)長型的即可，測量時取較長一段的長度作為衡量。
[0014]進一步地，所述試樣長度最小25mm,橫向尺寸l-10mm。試樣尺寸不局限于此,關(guān)鍵在于退火、淬火、被測量試樣大小一致O
[0015]第一個方法如圖1所示。以其中一個曲線為基準(zhǔn)(比如以退火態(tài)膨脹曲線為基準(zhǔn))，平移另外兩條熱膨脹曲線，將高溫段曲線平移至重合(由于相變驅(qū)動能差異，相變階段曲線稍有差異，但可以按照Acl以下接近部分?jǐn)M合)，由于三個試樣組織差異，熱膨脹曲線的低溫段由于加熱過程組織變化，將會出現(xiàn)分開的現(xiàn)象，其中淬火態(tài)最高，被測量試樣處于中間，退火態(tài)最低。由于MO代表完全馬氏體組織在室溫的長度變化相對值，F(xiàn)O代表完全馬氏體組織在室溫的長度變化相對值，SO代表被測量試樣在室溫的長度變化相對值(實際室溫時各試樣長度變化相對值為0，此處為重新平移曲線后的值)，由于雙相鋼中除了殘余奧氏體含量較少，引起的誤差可以忽略，因此SO可以認(rèn)為是MO和FO的加權(quán)值，利用杠桿關(guān)系，可以認(rèn)為該被測試樣中馬氏體的體積百分含量為SF長度和MF長度的比值的立方，即(SF/MF)3。
[0016]本發(fā)明還提供了另一種雙相鋼中馬氏體含量定量分析方法，該方法包括:
[0017]a、取一小塊雙相鋼試樣，對其進行完全退火處理，加熱溫度為Ac3以上30-50°C，得到平衡態(tài)的鐵素體組織；
[0018]b、取一小塊同樣雙相鋼試樣，將其進行淬火處理，水淬后進行液氮冷處理0.5-2小時，得到幾乎單一的馬氏體組織；
[0019]C、將步驟a得到的退火態(tài)的試樣以0.0l0C /s以下的速度緩慢加熱，直至Ac3以上90-110°C,記錄其加熱過程熱膨脹曲線；
[0020]d、將步驟b得到的淬火態(tài)的試樣同樣以0.0rC/s以下的速度進行緩慢加熱，直至Ac3以上90-110°C,記錄其加熱過程熱膨脹曲線；
[0021]e、將需要測量的雙相鋼試樣以0.0l0C /s以下的速度進行緩慢加熱，直至Ac3以上1CTC,記錄其加熱過程熱膨脹曲線；
[0022]f、所述熱膨脹曲線的橫坐標(biāo)為溫度，縱坐標(biāo)為試樣的長度變化率將上述步驟c、d、e中得到的熱膨脹曲線放在一個坐標(biāo)系下，在三條曲線的平行處，從橫坐標(biāo)溫度T引一垂直線與三條曲線相交，淬火態(tài)熱膨脹曲線、被測量試樣熱膨脹曲線、退火態(tài)熱膨脹曲線分別與垂直線相交于M、S、F點，馬氏體的體積百分含量為SF長度和MF長度的比值的立方，即(SF/MF)3。
[0023]根據(jù)上述分析方法，優(yōu)選的是，所述試樣呈長方體或圓柱體。
[0024]根據(jù)上述分析方法,優(yōu)選的是,所述試樣長度最小25mm,橫向尺寸l-10mm。
[0025]根據(jù)上述分析方法，優(yōu)選的是，所述T位于橫坐標(biāo)上三條曲線大致平行的區(qū)間。
[0026]進一步地，所述溫度T為Acl以下50_100°C。
[0027]第二個方法是，將室溫時的長度作為基準(zhǔn)，各試樣在常溫時的長度變化相對值均為0，三根曲線在室溫時的長度變化相對值置于同一點，在緩慢加熱過程中，由于三個試樣組織差異，熱膨脹曲線的低溫段由于加熱過程組織變化，將會出現(xiàn)分開的現(xiàn)象，其中退火態(tài)最高，被測量試樣處于中間，淬火態(tài)最低。在達到一定高溫后，三條曲線趨于平行，在平行段，取某溫度下的各試樣的長度變化相對值，F(xiàn)、S和M分別對應(yīng)退火態(tài)，被測試樣和淬火態(tài)的長度變化相對值，如圖2所示。