CN113418921A - 一种计算钢中非金属夹杂物数量的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种计算钢中非金属夹杂物数量的方法，其特征在于，包括：1)利用金相显微镜进行统计,首先设定单个视场的范围，将抛光后的试样在金相显微镜下连续观察多个视场，将每个视场内夹杂物的信息汇集在一起，得到每个试样内夹杂物的信息；2)假设夹杂物在钢中均匀分布，利用下列公式计算各种尺寸夹杂物的数量：
Figure DDA0003083056520000011

Description

一种计算钢中非金属夹杂物数量的方法
技术领域
本发明涉及炼钢技术领域，尤其涉及一种计算钢中非金属夹杂物数量的方法。
背景技术
非金属夹杂物会降低钢的塑性、韧性和疲劳寿命，而且夹杂物的大小及数量与钢的屈服强度有着密切的联系。而在某种特殊的情况下，夹杂物也能起到很好的作用。因此，在考虑钢中夹杂物对钢的性能影响时，应当注意夹杂物的数量、颗粒大小、形态及分布，不同夹杂物与钢基体的连接能力等多方面的因素。
由此可见，夹杂物对钢的性能影响的具体程度决定于一系列因素，其中夹杂物对钢材的强度影响与夹杂物的尺寸和数量密切相关。钢的屈服强度和抗拉强度会随着钢中弥散的细小颗粒状夹杂物的数量增加而有所提高，但是延伸率却有很小的下降。钢材的横向断面收缩率会随着夹杂物的总量和带状夹杂物数量的增加而显著降低；总之，夹杂物对钢的性能影响很大。
过去很长一段时间，对非金属夹杂物的研究主要集中于降低钢水的夹杂物含量即去除夹杂物，研究钢中非金属夹杂物的数量、尺寸，成分以及分布对对钢材的使用性能的影响等方面，而对于统计计算钢中显微非金属夹杂物数量的方法研究较少。
发明内容
本发明提供了一种计算钢中非金属夹杂物数量的方法，通过观察、统计、计算等步骤得到钢试样中夹杂物的数量，为研究钢中夹杂物数量以及其对钢性能的影响，提供了一种切实可行的研究手段。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：
一种计算钢中非金属夹杂物数量的方法，包括如下步骤：
1)利用金相显微镜进行统计,首先设定单个视场的范围，将抛光后的试样在金相显微镜下连续观察多个视场，将每个视场内夹杂物的信息汇集在一起，得到每个试样内夹杂物的信息；
2)假设夹杂物在钢中均匀分布，利用下列公式计算各种尺寸夹杂物的数量：
Figure BDA0003083056510000021
式中：Ij—单位体积试样中设定范围内上限直径为dj的夹杂物数量，单位：个/cm3；
Nj—设定范围内上限直径为dj的夹杂物数量，单位：个；
dj—设定直径范围内的夹杂物上限直径，单位：μm；
X—视场数，单位：个；
S—观察试样时每个视场的面积，单位：μm2。
对于直径＞1μm的各种尺寸夹杂物，采用金相显微镜放大500倍，连续观察多个视场，统计试样中直径＞1μm的各种尺寸夹杂物的数量。
对于直径≤1μm的各种尺寸夹杂物，采用金相显微镜放大1000倍，连续观察多个视场，统计每个视场内各种尺寸夹杂物的信息，包括夹杂物颗粒的面积、颗粒的大小及数量；再将每个视场内的各种尺寸夹杂物信息汇集在一起，得到每个试样内的夹杂物信息，包括每个夹杂物的面积、周长、最大直径、最小直径以及夹杂物的总数量；把每个夹杂物截面按圆形处理后，由面积折算出每个夹杂物的直径，然后统计出0.11～1μm范围内夹杂物的数量。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
采用每立方厘米钢中有多少个夹杂物来表征钢中夹杂物的数量，通过观察、统计、计算等步骤得到钢试样中夹杂物的数量，为研究钢中夹杂物数量以及其对钢性能的影响，提供了一种切实可行的研究手段。
具体实施方式
本发明所述一种计算钢中非金属夹杂物数量的方法，包括如下步骤：
1)利用金相显微镜进行统计,首先设定单个视场的范围，将抛光后的试样在金相显微镜下连续观察多个视场，将每个视场内夹杂物的信息汇集在一起，得到每个试样内夹杂物的信息；
2)假设夹杂物在钢中均匀分布，利用下列公式计算各种尺寸夹杂物的数量：
Figure BDA0003083056510000022
式中：Ij—单位体积试样中设定范围内上限直径为dj的夹杂物数量，单位：个/cm3；
Nj—设定范围内上限直径为dj的夹杂物数量，单位：个；
dj—设定直径范围内的夹杂物上限直径，单位：μm；
X—视场数，单位：个；
S—观察试样时每个视场的面积，单位：μm2。
对于直径＞1μm的各种尺寸夹杂物，采用金相显微镜放大500倍，连续观察多个视场，统计试样中直径＞1μm的各种尺寸夹杂物的数量。
对于直径≤1μm的各种尺寸夹杂物，采用金相显微镜放大1000倍，连续观察多个视场，统计每个视场内各种尺寸夹杂物的信息，包括夹杂物颗粒的面积、颗粒的大小及数量；再将每个视场内的各种尺寸夹杂物信息汇集在一起，得到每个试样内的夹杂物信息，包括每个夹杂物的面积、周长、最大直径、最小直径以及夹杂物的总数量；把每个夹杂物截面按圆形处理后，由面积折算出每个夹杂物的直径，然后统计出0.11～1μm范围内夹杂物的数量。
以下实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。下述实施例中所用方法如无特别说明均为常规方法。
【实施例1】
取抛光好的多个1#金相试样，使用金相显微镜进行观察；选取92750μm2的视场面积，在放大500倍情况下，对每个1#金相试样进行60个连续视场的观察拍照，总面积为5.565mm2。
统计直径为1～2μm的各种尺寸夹杂物数量Nj＝80个,直径为1～2μm范围内的夹杂物上限直径dj为2μm，视场数X＝60个；观察试样时，每个视场的面积S＝9.2750μm2，代入公式
Figure BDA0003083056510000031
计算，得到钢中夹杂物的数量Ij＝7.1878×1010个/cm3。
【实施例2】
取抛光好的多个2#金相试样，使用金相显微镜进行观察；选取92750μm2的视场面积，在放大1000倍情况下，对每个2#金相试样进行30个连续视场的观察拍照，总面积为2.783mm2。
统计直径为0.5～1μm的各种尺寸夹杂物数量Nj＝30个,直径为0.5～1μm范围内的夹杂物上限直径dj为1μm，视场数X＝30个，观察试样时，每个视场的面积S＝9.2750μm2，代入公式
Figure BDA0003083056510000041
计算，得到钢中夹杂物的数量Ij＝1.0782×1011个/cm3。
【实施例3】
取抛光好的多个3#金相试样，使用金相显微镜进行观察；选取92750μm2的视场面积，在放大500倍情况下，对每个3#金相试样进行80个连续视场的观察拍照，总面积为7.42mm2。
统计直径为4～6μm的各种尺寸夹杂物数量Nj＝230个,直径为4～6μm范围内的夹杂物上限直径dj为6m，视场数X＝80个，观察试样时，每个视场的面积S＝9.2750μm2，代入公式
Figure BDA0003083056510000042
计算，得到钢中夹杂物的数量Ij＝5.166×1010个/cm3。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种计算钢中非金属夹杂物数量的方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)利用金相显微镜进行统计,首先设定单个视场的范围，将抛光后的试样在金相显微镜下连续观察多个视场，将每个视场内夹杂物的信息汇集在一起，得到每个试样内夹杂物的信息；
2)假设夹杂物在钢中均匀分布，利用下列公式计算各种尺寸夹杂物的数量：
Figure FDA0003083056500000011
式中：Ij—单位体积试样中设定范围内上限直径为dj的夹杂物数量，单位：个/cm3；
Nj—设定范围内上限直径为dj的夹杂物数量，单位：个；
dj—设定直径范围内的夹杂物上限直径，单位：μm；
X—视场数，单位：个；
S—观察试样时每个视场的面积，单位：μm2。
2.根据权利要求1所述的一种计算钢中非金属夹杂物数量的方法，其特征在于，对于直径＞1μm的各种尺寸夹杂物，采用金相显微镜放大500倍，连续观察多个视场，统计试样中直径＞1μm的各种尺寸夹杂物的数量。
3.根据权利要求1所述的一种计算钢中非金属夹杂物数量的方法，其特征在于，对于直径≤1μm的各种尺寸夹杂物，采用金相显微镜放大1000倍，连续观察多个视场，统计每个视场内各种尺寸夹杂物的信息，包括夹杂物颗粒的面积、颗粒的大小及数量；再将每个视场内的各种尺寸夹杂物信息汇集在一起，得到每个试样内的夹杂物信息，包括每个夹杂物的面积、周长、最大直径、最小直径以及夹杂物的总数量；把每个夹杂物截面按圆形处理后，由面积折算出每个夹杂物的直径，然后统计出0.11～1μm范围内夹杂物的数量。
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