CN106871825A

CN106871825A - 一种连铸坯树枝晶间距的评定方法

Info

Publication number: CN106871825A
Application number: CN201710071967.2A
Authority: CN
Inventors: 刘珂; 孙齐松; 丁宁; 吕迺冰; 佟倩; 徐士新; 柳洋波
Original assignee: Shougang Corp
Current assignee: Shougang Corp
Priority date: 2017-02-09
Filing date: 2017-02-09
Publication date: 2017-06-20

Abstract

一种连铸坯树枝晶间距的评定方法，属于连铸坯凝固组织检验分析技术领域。包括截取铸坯横截面试样，经处理后得到金相磨面；选择目标视场，用电子探针波谱仪对视场内C、Si、Mn、P、S等元素进行面扫描，时间为5～40ms、步长为3～5μm；获得视场内元素分布规律即反映出原始枝晶的形貌；选择包含10～20个一次枝晶间距或二次枝晶间距的代表性路径，提取路径上合金元素含量；根据代表性路径上合金元素波峰或波谷的个数n以及路径的长度L,即可计算出该路径的平均一次枝晶间距λ₁或二次枝晶间距λ₂。优点在于，方法简单合理、适用性强。

Description

一种连铸坯树枝晶间距的评定方法

技术领域

本发明属于连铸坯凝固组织检验分析技术领域，特别涉及一种连铸坯树枝晶间距的评定方法。

背景技术

连铸坯凝固组织主要是指连铸坯在凝固过程中所形成的结晶状态。连铸坯凝固组织和缺陷、凝固条件有直接关系。通过对铸坯进行凝固组织检验可以对连铸坯的凝固条件是否合理做出判断。

检验连铸坯的凝固组织是指检验连铸坯激冷层厚薄，柱状晶的形态以及中心等轴晶占的比例多少。国家标准《GB226-91钢的低倍组织及缺陷酸蚀检验法》介绍了三种显示铸坯低倍组织的方法：热酸蚀法、冷酸蚀法及电解侵蚀法。但是，通过热酸蚀、冷酸蚀以及电解腐蚀虽然可以获得凝固组织信息，但是枝晶细节显示不够清楚。专利CN00123293.2“连铸钢坯凝固组织显示技术”，CN200610047773.0“一种显示硅钢凝固组织的腐蚀剂及其配置方法”以及CN102023112A“一种显示超低碳钢凝固枝晶组织的腐蚀剂及制备方法”等方法均是针对不同钢种，通过调整苦味酸、氯化铜等试剂的比例，形成的一种新型腐蚀剂来侵蚀对应的钢种枝晶。但是苦味酸系列腐蚀剂对腐蚀时间、腐蚀温度较为敏感，成功率不高。

专利CN104316369A公布了利用热处理+硝酸酒精腐蚀的方法用于齿轮钢连铸坯枝晶的形貌，该方法取得了较好的效果。但是该方法需要根据钢种成分制定相应的热处理工艺，利用枝晶干与枝晶间合金元素差异对近平衡转变条件下凝固组织的影响，达到利用凝固组织差异显示枝晶形貌的目的。但是该方法对钢种成分有一定的要求，过低或过高碳含量对显示效果均有影响。

综上所述，目前尚没有一种准确、简便、具有广泛实用性的连铸坯树枝晶的显示以及树枝晶间距评定方法，采用本发明“一种连铸坯树枝晶间距的评定方法”，可以实现对不同钢种铸坯树枝晶形貌显示，定量评价树枝晶间距(包括一次枝晶间距和二次枝晶间距)，该方法方便有效，适用性强。

发明内容

本发明的目的在于提供一种连铸坯树枝晶间距的评定方法。解决了连铸坯树枝晶显示及间距评定方法对钢种C含量要求较高的问题。实现了不同钢种铸坯树枝晶形貌显示，定量评价树枝晶间距。

一种连铸坯树枝晶间距的评定方法，具体步骤及参数如下：

1、截取铸坯横截面试样，经切割、磨制、抛光后得到金相磨面。

2、选择目标视场：目标视场为各金相试样中心位置，用电子探针波谱仪对视场内C、Si、Mn、P、S等元素进行面扫描，测量条件为：加速电压10～30kv，电子束电流100～1000nA，扫描时间5～40ms，扫描步长3～5μm。

3、扫描获得视场内C、Si、Mn、P、S等元素的分布规律。通过C、Si、Mn、P、S等的分布即反映出原始枝晶的形貌。

4、在视场内选择包含10～20个一次枝晶间距或二次枝晶间距的代表性路径，提取其C、Mn等合金元素含量。代表性路径方向需与一次枝晶或二次枝晶生长方向垂直，提取选择路径上合金元素含量，即可得到路径上合金元素含量与位置的关系。

5、根据代表性路径上合金元素波峰或波谷的个数n以及路径的长度L,即可计算出该路径的平均一次枝晶间距λ₁或二次枝晶间距λ₂，公式如下：

本发明的优点在于：方法简单合理，适用性强，利用本发明可简便、准确评定铸坯横截面内不同位置处树枝晶间距，为连铸工艺合理性判断奠定基础。

附图说明

图1为铸坯金相样切割及观察视场位置示意图。

图2为典型Mn元素面扫描结果图。

图3为面扫后二次枝晶间距测量路径显示图。

图4为选择路径上合金元素与位置关系示意图。

图5为不同工艺下铸坯横截面内二次枝晶间距评定结果示意图。

具体实施方式

实施例1

下面结合附图说明本发明的具体实施方式如下：

1)针对160mm×160mm断面铸坯，其金相样切割位置示意图如图1所示，图1中方框即为观察视场。

2)选择图1中方框视场，用电子探针波谱仪对视场内C、Si、Mn、P、S等元素进行面扫描，测量条件为：设定加速电压15KV,束流500nA，扫描面积为2.4*1.8mm，扫描时间20ms，扫描步长4μm。

3)扫描获得视场内C、Si、Mn、P、S等元素的分布规律，树枝晶间合金元素较高，树枝晶干合金元素较低。通过C、Si、Mn、P、S等元素的分布即可反映出原始枝晶的形貌。如图2所示。

4)在视场内选择代表性路径：包含13个一次枝晶间距或二次枝晶间距，提取其Mn元素含量。选择面扫中黑色实线(如图3中所示)作为代表路径，提取出路径上各采样点合金元素含量：锰最大值1.44wt％、最小值0.54wt％、平均值0.83wt％，即可建立代表性路径上合金元素含量与位置的关系。如图4所示。

5)根据代表性路径上合金元素波峰或波谷的个数n以及路径的长度L,即可计算出该路径的平均一次枝晶间距(λ₁)或二次枝晶间距(λ₂)。计算公式如下。

不同工艺下铸坯横截面内二次枝晶间距评定结果如图5所示。

Claims

1.一种连铸坯树枝晶间距的评定方法，其特征在于，具体步骤及参数如下：

1)截取铸坯横截面试样，经切割、磨制、抛光后得到金相磨面；

2)选择目标视场，用电子探针波谱仪对视场内C、Si、Mn、P、S元素进行面扫描，扫描测量条件为：加速电压10～30kv，电子束电流100～1000nA，扫描时间5～40ms，扫描步长3～5μm；

3)扫描获得视场内C、Si、Mn、P、S元素的分布规律；通过C、Si、Mn、P、S的分布反映出原始枝晶的形貌；

4)在视场内选择包含10～20个一次枝晶间距或二次枝晶间距的代表性路径，提取其C、Mn合金元素含量；提取选择路径上合金元素含量，得到路径上合金元素含量与位置的关系；

5)根据代表性路径上合金元素波峰或波谷的个数n以及路径的长度L,计算出该路径的平均一次枝晶间距λ₁或二次枝晶间距λ₂，公式如下：

λ_{1} = \frac{L}{n}, λ_{2} = \frac{L}{n}

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤2)中所述的目标视场为各金相试样中心位置。