JP2018025513A - Method for separate visualization of ferrite phase, martensite phase, and austenite phase in multiple-phase steel by observation with electron scanning microscope, and multiple-phase steel piece for tissue observation - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、走査型電子顕微鏡での観察による複相鋼中のフェライト相、マルテンサイト相、及びオーステナイト相の分離可視化方法、並びに組織観察用複相鋼片に関するものである。 The present invention relates to a method for separating and visualizing a ferrite phase, a martensite phase, and an austenite phase in a duplex steel by observation with a scanning electron microscope, and a duplex steel slab for microstructure observation.
複相鋼の機械的特性は組織と相関する。複相鋼中の各相の分率や分布を精密かつ正確に把握することは、組織と最終的な機械的特性との間の関係を正しく理解する上で重要である。複相鋼中の相を明瞭に識別することを志向する種々の技術がある。 The mechanical properties of duplex steel correlate with the structure. Accurately and accurately grasping the fraction and distribution of each phase in the duplex steel is important for correctly understanding the relationship between the structure and the final mechanical properties. There are various techniques aimed at clearly identifying the phases in the duplex steel.
最も一般的に用いられるのは、複相鋼片の表面に選択的化学エッチングを施して、その表面を光学顕微鏡（ＯＭ）で観察するものである。非特許文献１には、簡易な電解エッチング（電解研磨）や、ナイタール、ピクラール、レペラー、クレム等の化学エッチングや、異なる２つのエッチング液による二段階化学エッチングといった、複相鋼片をＯＭ観察に供するための種々のエッチング方法が記載されている。 The most commonly used method is to perform selective chemical etching on the surface of a duplex steel piece and observe the surface with an optical microscope (OM). Non-Patent Document 1 includes OM observation of multi-phase steel slabs such as simple electrolytic etching (electropolishing), chemical etching such as nital, picral, repeller, and crem, and two-step chemical etching using two different etching solutions. Various etching methods for providing are described.
しかしながら、これらの技術は以下のように結論付けられる。
−従来の電解エッチング、ナイタールエッチング、及びピクラールエッチングでは、ＯＭ観察において第二相とマトリックスとのコントラストを得ることができない。
−レペラーエッチングとクレムエッチングでは、ＯＭ観察において第二相とマトリックスとを区別することはできるが、オーステナイト相とマルテンサイト相との分離は不可能である。
−二段階エッチング（例えば、ピクラール液＋重硫酸ナトリウム、ナイタール液＋重硫酸ナトリウム、Ｖ２Ａ＋クレム液）では、ＯＭ観察において第二相とマトリックスとの区別が可能であり、その上、ＯＭ画像中で色が異なることから、オーステナイト相とマルテンサイト相とを区別できる可能性がある。
However, these techniques can be concluded as follows.
-Conventional electrolytic etching, nital etching, and picral etching cannot obtain the contrast between the second phase and the matrix in OM observation.
-In the repeller etching and the Krem etching, the second phase and the matrix can be distinguished in the OM observation, but the austenite phase and the martensite phase cannot be separated.
-In two-step etching (eg picral solution + sodium bisulfate, nital solution + sodium bisulfate, V2A + Krem solution), it is possible to distinguish between the second phase and the matrix in OM observation, and in the OM image Since the colors are different, there is a possibility that the austenite phase and the martensite phase can be distinguished.
このようにカラーエッチングとＯＭ観察との組み合わせによって、複相鋼中のオーステナイト相とマルテンサイト相とを可視化できるものの、他方で、ＯＭ観察による全ての技術は、空間分解能に劣る（200ｎｍ以下）という制限がある。このため、相の同定の正確性はオペレーターの経験に依存するし、ナノサイズのオーステナイト相やマルテンサイト相を含有する近年の複雑な複相鋼のキャラクタリゼーションは、ＯＭ観察では不可能である。 Thus, although the austenite phase and martensite phase in the duplex steel can be visualized by the combination of color etching and OM observation, on the other hand, all the techniques by OM observation are inferior in spatial resolution (200 nm or less). There is a limit. Therefore, the accuracy of phase identification depends on the experience of the operator, and the characterization of recent complex duplex steels containing nanosized austenite and martensite phases is not possible with OM observation.
高い空間分解能に対する要求は、電子後方散乱回折（ＥＢＳＤ）技術によってある程度満たされる。この技術は従来、複相鋼の相のキャラクタリゼーションに用いられており、各相を信頼性高く分離することができる。しかしながら、この技術には２つの大きな不利益がある。一つは、広域マッピングに時間を要するため効果的ではないことであり、もう一つは、空間分解能（20ｎｍ以下）が、ナノサイズの相を含有する近年の複雑な複相鋼のキャラクタリゼーションには不十分であることである。 The requirement for high spatial resolution is met to some extent by electron backscatter diffraction (EBSD) technology. This technique is conventionally used for the characterization of the phases of the duplex steel, and each phase can be separated with high reliability. However, this technique has two major disadvantages. One is that it is not effective due to the time required for wide-area mapping, and the other is that spatial resolution (20 nm or less) is useful for the characterization of recent complex duplex steels containing nano-sized phases. Is inadequate.
これに対して、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）による観察は、その高い空間分解能（最先端の機器で1ｎｍ以下）と、大きなバルク試料が使えることから、複相鋼の相のキャラクタリゼーションに最も見込みがあると思われる。複相鋼片をＳＥＭ観察に供するための試料調製技術としては、機械研磨、化学機械研磨、電解エッチング、化学エッチング等が知られている。 In contrast, observation with a scanning electron microscope (SEM) is the most promising for the characterization of phases in duplex steels because of its high spatial resolution (less than 1 nm with state-of-the-art equipment) and large bulk samples. There seems to be. As sample preparation techniques for subjecting the duplex steel pieces to SEM observation, mechanical polishing, chemical mechanical polishing, electrolytic etching, chemical etching, and the like are known.
非特許文献１には、複相鋼片の表面に電解エッチング又はナイタールエッチングを施して、その表面を二次電子検出器（ＳＥ検出器）によってＳＥＭ観察する技術や、複相鋼片の表面にクレムエッチング＋レペラーエッチングの二段階エッチング（カラーエッチング）を施し、その表面を後方散乱電子検出器（ＢＳＥ検出器）によってＳＥＭ観察する技術が記載されている。 Non-Patent Document 1 discloses a technique in which the surface of a duplex steel slab is subjected to electrolytic etching or nital etching, and the surface is subjected to SEM observation with a secondary electron detector (SE detector). Describes a technique of performing two-step etching (color etching) of Krem etching + repeller etching and observing the surface with a backscattered electron detector (BSE detector).
しかしながら、ＳＥＭ観察のための従来の試料調製技術ではいずれも、複相鋼中のフェライト相、マルテンサイト相、及びオーステナイト相を分離してナノスケールで明瞭に識別することができなかった。
−上記の電解エッチング及びナイタールエッチングでは、ＳＥＭ−ＳＥ観察において、第二相とマトリックスとを区別することはできるが、ナノサイズのオーステナイト相とマルテンサイト相を分離することはできない。
−上記のクレムエッチング＋レペラーエッチングの二段階エッチングでも、ＳＥＭ−ＢＳＥ観察において、ナノサイズのオーステナイト相とマルテンサイト相を分離することはできない。
However, none of the conventional sample preparation techniques for SEM observation could separate the ferrite phase, martensite phase, and austenite phase in the duplex steel and distinguish them clearly on the nanoscale.
-In the above-mentioned electrolytic etching and nital etching, the second phase and the matrix can be distinguished in SEM-SE observation, but the nano-sized austenite phase and martensite phase cannot be separated.
-Even in the above-described two-step etching of Klem etching + Repeller etching, nano-sized austenite phase and martensite phase cannot be separated in SEM-BSE observation.
そこで本発明は、上記課題に鑑み、複相鋼中のフェライト相、マルテンサイト相、及びオーステナイト相を分離してナノスケールで明瞭に識別することが可能な、走査型電子顕微鏡での観察による複相鋼中のフェライト相、マルテンサイト相、及びオーステナイト相の分離可視化方法、並びに組織観察用複相鋼片を提供することを目的とする。 Therefore, in view of the above problems, the present invention is based on the observation with a scanning electron microscope that can separate the ferrite phase, the martensite phase, and the austenite phase in the duplex steel and clearly distinguish them on the nanoscale. It is an object of the present invention to provide a method for separating and visualizing a ferrite phase, a martensite phase, and an austenite phase in a phase steel, and a multiphase steel slab for microstructure observation.
ピクラールエッチング液は、複相鋼の光学顕微鏡による組織観察用の腐食液として一般的に知られており、フェライト合金中のセメンタイトを現出するために用いられる。しかしながら、このエッチング液は、複相鋼片をＳＥＭ観察に供するための試料調製技術として用いられてはいなかった。 The picral etchant is generally known as a corrosive solution for observing the structure of a duplex steel with an optical microscope, and is used to reveal cementite in a ferrite alloy. However, this etchant has not been used as a sample preparation technique for subjecting a multiphase steel piece to SEM observation.
本発明者らが鋭意検討したところ、複相鋼片に特定の条件でピクラールエッチングを施すことによって、複相鋼片の表面をＳＥＭ観察に適した特有の表面状態にすることができること、そして、その表面を特定の条件下でＳＥＭ観察に供することによって、フェライト相、マルテンサイト相、及びオーステナイト相を分離してナノスケールで明瞭に可視化できることがわかった。 As a result of intensive studies by the present inventors, it is possible to make the surface of the duplex phase slab a unique surface state suitable for SEM observation by performing picral etching on the duplex phase slab under specific conditions, and It was found that by subjecting the surface to SEM observation under specific conditions, the ferrite phase, martensite phase, and austenite phase can be separated and clearly visualized on the nanoscale.
本発明は上記知見に基づいて完成されたものであり、その要旨構成は以下のとおりである。
（１）走査型電子顕微鏡での観察による複相鋼中のフェライト相、マルテンサイト相、及びオーステナイト相の分離可視化方法であって、
複相鋼片の表面をピクラールエッチング液で化学エッチングする第１工程と、
その後、前記複相鋼片の表面を、一次電子の加速エネルギーが1.75keV以下であり、後方散乱電子検出器を用いた条件下の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）観察に供する第２工程と、
を有し、
前記第１工程によって、前記複相鋼片の表面は、フェライト相、マルテンサイト相、及びオーステナイト相のうち、前記オーステナイト相上に選択的に炭素リッチ腐食生成物粒子が形成され、前記フェライト相は前記マルテンサイト相及び前記オーステナイト相よりも優先的にエッチングされた表面状態となり、
前記第２工程によって、前記表面状態によりコントラストが生じ、前記フェライト相を最も明るい領域として、前記マルテンサイト相を中間の明るさの領域として、及び前記オーステナイト相を最も暗い領域として、分離して可視化できることを特徴とする方法。
The present invention has been completed based on the above findings, and the gist of the present invention is as follows.
(1) A method for separating and visualizing a ferrite phase, a martensite phase, and an austenite phase in a duplex steel by observation with a scanning electron microscope,
A first step of chemically etching the surface of the duplex steel piece with a picral etchant;
Then, the second step of subjecting the surface of the multiphase billet to observation with a scanning electron microscope (SEM) under conditions where the acceleration energy of primary electrons is 1.75 keV or less and using a backscattered electron detector,
Have
According to the first step, carbon-rich corrosion product particles are selectively formed on the austenite phase among the ferrite phase, martensite phase, and austenite phase, and the ferrite phase It becomes a surface state etched preferentially over the martensite phase and the austenite phase,
By the second step, contrast is generated by the surface state, and the ferrite phase is made the brightest region, the martensite phase is made the intermediate lightness region, and the austenite phase is made the darkest region for visualization. A method characterized by being able to.
（２）前記一次電子の加速エネルギーが0.2〜1.5keVである、上記（１）に記載の方法。 (2) The method according to (1) above, wherein the acceleration energy of the primary electrons is 0.2 to 1.5 keV.
（３）前記複相鋼片の表面を、一次電子の加速エネルギーが5keV以上であり、後方散乱電子検出器を用いた条件下のＳＥＭ観察に供する工程をさらに有し、該工程によって、前記マルテンサイト相を最も明るい領域として、前記フェライト相及び前記オーステナイト相から分離して可視化する、上記（１）又は（２）に記載の方法。 (3) The method further comprises the step of subjecting the surface of the double phase billet to SEM observation under conditions where the acceleration energy of primary electrons is 5 keV or more and using a backscattered electron detector, The method according to (1) or (2), wherein the site phase is the brightest region, and is visualized separately from the ferrite phase and the austenite phase.
（４）前記複相鋼片の表面を、一次電子の加速エネルギーが15keV以下であり、二次電子検出器を用いた条件下のＳＥＭ観察に供する工程をさらに有し、該工程によって、前記フェライト相を最も暗い領域として、前記マルテンサイト相及び前記オーステナイト相から分離して可視化する、上記（１）〜（３）のいずれか一項に記載の方法。 (4) The method further comprises a step of subjecting the surface of the double phase billet to SEM observation under a condition that the acceleration energy of primary electrons is 15 keV or less and using a secondary electron detector, The method according to any one of (1) to (3) above, wherein the phase is made darkest and separated from the martensite phase and the austenite phase and visualized.
（５）前記オーステナイト相上における前記炭素リッチ腐食生成物粒子の被覆率が30％以上である、上記（１）〜（４）のいずれか一項に記載の方法。 (5) The method according to any one of (1) to (4), wherein a coverage of the carbon-rich corrosion product particles on the austenite phase is 30% or more.
（６）前記フェライト相と、前記マルテンサイト相及び前記オーステナイト相との表面高さの差が20ｎｍ〜200ｎｍである、上記（１）〜（５）のいずれか一項に記載の方法。 (6) The method according to any one of (1) to (5) above, wherein a difference in surface height between the ferrite phase and the martensite phase and the austenite phase is 20 nm to 200 nm.
（７）分離可視化された前記フェライト相、前記マルテンサイト相、及び前記オーステナイト相の定性的及び／又は定量的なキャラクタリゼーションを行う工程をさらに有する、上記（１）〜（６）のいずれか一項に記載の方法。 (7) Any one of the above (1) to (6), further comprising a step of qualitatively and / or quantitatively characterizing the ferrite phase, the martensite phase, and the austenite phase that are separated and visualized. The method according to item.
（８）フェライト相、マルテンサイト相、及びオーステナイト相を含む組織観察用複相鋼片であって、
前記複相鋼片の表面は、前記フェライト相、マルテンサイト相、及びオーステナイト相のうち、前記オーステナイト相上に選択的に炭素リッチ腐食生成物粒子が形成され、前記フェライト相は前記マルテンサイト相及び前記オーステナイト相よりも表面高さが低い表面状態であることを特徴とする組織観察用複相鋼片。
(8) A multiphase steel slab for structure observation including a ferrite phase, a martensite phase, and an austenite phase,
The surface of the multiphase steel slab is selectively formed with carbon-rich corrosion product particles on the austenite phase among the ferrite phase, martensite phase, and austenite phase, and the ferrite phase includes the martensite phase and A duplex steel slab for structure observation, characterized in that the surface height is lower than that of the austenite phase.
（９）前記オーステナイト相上における前記炭素リッチ腐食生成物粒子の被覆率が30％以上である、上記（８）に記載の組織観察用複相鋼片。 (9) The multiphase steel slab for structure observation according to (8), wherein the coverage of the carbon-rich corrosion product particles on the austenite phase is 30% or more.
（１０）前記フェライト相と、前記マルテンサイト相及び前記オーステナイト相との表面高さの差が20〜200ｎｍである、上記（８）又は（９）の組織観察用複相鋼片。 (10) The multiphase steel piece for structure observation according to (8) or (9), wherein a difference in surface height between the ferrite phase, the martensite phase, and the austenite phase is 20 to 200 nm.
なお、本明細書において、後方散乱電子検出器（ＢＳＥ検出器）を用いたＳＥＭ観察を「ＳＥＭ−ＢＳＥ観察」といい、二次電子検出器（ＳＥ検出器）を用いたＳＥＭ観察を「ＳＥＭ−ＳＥ観察」ということもある。 In this specification, SEM observation using a backscattered electron detector (BSE detector) is referred to as “SEM-BSE observation”, and SEM observation using a secondary electron detector (SE detector) is referred to as “SEM”. It may be called “SE observation”.
本発明に従う、走査型電子顕微鏡での観察による複相鋼中のフェライト相、マルテンサイト相、及びオーステナイト相の分離可視化方法、並びに組織観察用複相鋼片によれば、複相鋼中のフェライト相、マルテンサイト相、及びオーステナイト相を分離してナノスケールで明瞭に識別することが可能である。 According to the present invention, according to the method for separating and visualizing the ferrite phase, martensite phase, and austenite phase in a duplex phase steel by observation with a scanning electron microscope, and the duplex phase slab for microstructure observation, the ferrite in the duplex phase steel The phase, martensite phase, and austenite phase can be separated and clearly identified on the nanoscale.
本発明の一実施形態による、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）での観察による複相鋼中のフェライト相、マルテンサイト相、及びオーステナイト相の分離可視化方法は、複相鋼片の表面をピクラールエッチング液で化学エッチングする第１工程と、その後、前記複相鋼片の表面を、一次電子の加速エネルギーが1.75keV以下であり、後方散乱電子検出器を用いた条件下のＳＥＭ観察に供する第２工程と、を有する。さらに、分離可視化された前記フェライト相、前記マルテンサイト相、及び前記オーステナイト相の定性的及び／又は定量的なキャラクタリゼーションを行うこともできる。 According to an embodiment of the present invention, a method for separating and visualizing a ferrite phase, a martensite phase, and an austenite phase in a duplex steel by observation with a scanning electron microscope (SEM) is provided. A first step of chemically etching with a liquid, and then a second phase of the surface of the double-phase billet that is subjected to SEM observation under conditions where the acceleration energy of primary electrons is 1.75 keV or less and a backscattered electron detector is used. And a process. Further, qualitative and / or quantitative characterization of the ferrite phase, the martensite phase, and the austenite phase that are visualized separately can be performed.
（複相鋼片の前処理）
ピクラールエッチングに供する前の複相鋼片表面は、任意の技術によって調製され、例えば、微細機械研磨、化学機械研磨、又は電解研磨のような、金属組織学的な試料の調製に従来用いられる技術が挙げられる。一般に、より精度よく調製された複相鋼片からは、より精密で正確なデータが得られる。この観点から、複相鋼片の表面を微細機械研磨し、その後、化学機械研磨又は電解研磨して、機械研磨により生じた表面ダメージを除去することが好ましい。また、知られているように、オーステナイト相は機械研磨によってマルテンサイト相に変態する（歪み誘起変態）。そのため、前処理は化学機械研磨又は電解研磨で終わることが好ましい。
(Pretreatment of double phase billets)
The surface of the duplex slab before being subjected to picral etching is prepared by any technique and is conventionally used for the preparation of metallographic samples such as, for example, micromechanical polishing, chemical mechanical polishing, or electropolishing. Technology. In general, more precise and accurate data can be obtained from a duplex steel slab prepared with higher accuracy. From this viewpoint, it is preferable to remove the surface damage caused by the mechanical polishing by finely mechanically polishing the surface of the duplex steel piece and then performing chemical mechanical polishing or electrolytic polishing. As is known, the austenite phase is transformed into a martensite phase by mechanical polishing (strain-induced transformation). For this reason, the pretreatment preferably ends with chemical mechanical polishing or electrolytic polishing.
（第１工程：ピクラールエッチング）
前処理に引き続き、複相鋼片の表面をピクラールエッチング液で化学エッチングする。ピクラール液とは、ピクリン酸のアルコール溶液である。アルコールとしては、メタノール、エタノール、プロパノール、及びブタノールを挙げることができる。一般的なピクラール液としては、100ｍＬのメタノール又はエタノール中に5ｇのピクリン酸を添加した5％ピクラールが挙げられる。
(First step: Picral etching)
Following the pretreatment, the surface of the duplex steel slab is chemically etched with a picral etchant. A picral solution is an alcoholic solution of picric acid. Examples of the alcohol include methanol, ethanol, propanol, and butanol. Typical picral solution includes 5% picral with 5 g picric acid added to 100 mL methanol or ethanol.
ピクリン酸の濃度は1％以上10％以下が好ましい。濃度が1％未満の場合、エッチング速度が遅すぎて、必要なエッチング時間が非常に長くなり、結果として不均一なエッチングとなるからであり、濃度が10％超えの場合、エッチング液が非常に強く、試料表面に数秒接触させただけで表面が破壊されるからである。ピクリン酸の濃度は4％以上5％以下とすることがより好ましい。 The concentration of picric acid is preferably 1% or more and 10% or less. If the concentration is less than 1%, the etching rate is too slow and the required etching time becomes very long, resulting in non-uniform etching. If the concentration exceeds 10%, the etching solution is very This is because the surface is destroyed simply by contacting the sample surface for a few seconds. The concentration of picric acid is more preferably 4% or more and 5% or less.
エッチング時間は、ピクリン酸の濃度との関係で好適な範囲を実験的に決定することができる。ピクリン酸の濃度を低くする場合には、エッチング時間を長くし、ピクリン酸の濃度を高くする場合には、エッチング時間を短くする。5％ピクラールを用いる場合、エッチング時間は5〜80秒とすることが好ましく、10〜40秒とすることがより好ましく、30秒程度が最も好ましい。エッチング時間が5秒未満（例えば3秒）の場合、エッチング不足でコントラストが十分に取れず、エッチング時間が80秒超え（例えば90秒）の場合、オーバーエッチングとなり、やはりコントラストが十分に取れないからである。 An appropriate range of the etching time can be experimentally determined in relation to the concentration of picric acid. When the concentration of picric acid is lowered, the etching time is lengthened, and when the concentration of picric acid is raised, the etching time is shortened. When 5% picral is used, the etching time is preferably 5 to 80 seconds, more preferably 10 to 40 seconds, and most preferably about 30 seconds. If the etching time is less than 5 seconds (for example, 3 seconds), sufficient contrast cannot be obtained due to insufficient etching, and if the etching time exceeds 80 seconds (for example, 90 seconds), over-etching occurs, and again, contrast cannot be sufficiently obtained. It is.
上記の条件で複相鋼片に化学エッチングを施した結果、その表面は図１に示すようになることを本発明者らは見出した。まず、複相鋼片の表面において、フェライト相、マルテンサイト相、及びオーステナイト相のうち、前記オーステナイト相上に選択的に炭素リッチ腐食生成物粒子が形成される。マルテンサイト相及びフェライト相の上は、クリーンなままである。このようになるのは、オーステナイト相中の炭素濃度は、マルテンサイト相及びフェライト相中の炭素濃度よりもかなり高いからである。なお、炭素リッチ腐食生成物粒子の粒径は、10ｎｍ以下である。 As a result of performing chemical etching on the multiphase steel slab under the above conditions, the present inventors have found that the surface is as shown in FIG. First, carbon-rich corrosion product particles are selectively formed on the austenite phase among the ferrite phase, martensite phase, and austenite phase on the surface of the multiphase steel slab. The top of the martensite phase and the ferrite phase remains clean. This is because the carbon concentration in the austenite phase is considerably higher than the carbon concentration in the martensite phase and ferrite phase. The particle size of the carbon-rich corrosion product particles is 10 nm or less.
次に、複相鋼片の表面において、フェライト相はマルテンサイト相及びオーステナイト相よりも優先的にエッチングされた（すなわち表面高さが低い）表面状態となる。これは、ピクラール液が選択的エッチング液であり、高濃度で炭素を含む相（オーステナイト相）は、炭素濃度が低い相（フェライト相）よりもエッチングの影響が少ない、すなわち非常にゆっくりエッチングされるからである。ここで、マルテンサイト相中の炭素濃度は、オーステナイト相中の炭素濃度よりは低いものの、フェライト相中の炭素濃度よりは高い。しかしながら、マルテンサイト相は、内部構造が非常に複雑で、かつ、非常に高密度の構造欠陥（転位、小角粒界等）を含むために、マルテンサイト相は前記ピクラール液にはほとんどエッチングされない。この結果、オーステナイト相とマルテンサイト相は、マトリックス（フェライト相）よりも高くなり、表面形状によるコントラストが生じる。 Next, on the surface of the multi-phase billet, the ferrite phase becomes a surface state that is preferentially etched (ie, has a lower surface height) than the martensite phase and the austenite phase. This is because the picral solution is a selective etching solution, and the phase containing a high concentration of carbon (austenite phase) has less influence of etching than the phase with low carbon concentration (ferrite phase), that is, it is etched very slowly. Because. Here, the carbon concentration in the martensite phase is lower than the carbon concentration in the austenite phase, but higher than the carbon concentration in the ferrite phase. However, since the martensite phase has a very complicated internal structure and contains a very high density of structural defects (dislocations, small-angle grain boundaries, etc.), the martensite phase is hardly etched by the picral solution. As a result, the austenite phase and the martensite phase become higher than the matrix (ferrite phase), and a contrast due to the surface shape occurs.
オーステナイト相の識別の精度を高める観点から、オーステナイト相上における炭素リッチ腐食生成物粒子の被覆率（被覆ファクター）は30％以上であることが好ましく、50％以上であることがより好ましい。被覆率は、概ね60％以下になる。なお、この「被覆率」は、図３（Ａ）又は図３（Ｂ）のように、視野中に１つのオーステナイト領域が含まれる程度の高倍率（50，000〜200，000倍）で試料表面をＳＥＭ−ＢＳＥ観察し、このオーステナイト相中の、炭素リッチ腐食生成物粒子が存在する暗い領域（領域Ａ）と、炭素リッチ腐食生成物粒子が存在しない明るい領域（領域Ｂ）とを二値解析によって特定し、（領域Ａの面積）／（領域Ａ＋領域Ｂの面積）の値として算出することができる。 From the viewpoint of increasing the accuracy of identifying the austenite phase, the coverage (covering factor) of the carbon-rich corrosion product particles on the austenite phase is preferably 30% or more, and more preferably 50% or more. The coverage is approximately 60% or less. In addition, this "coverage" is a sample at a high magnification (50,000 to 200,000 times) such that one austenite region is included in the visual field as shown in FIG. 3 (A) or FIG. 3 (B). The surface is observed with SEM-BSE, and a dark region (region A) in which the carbon-rich corrosion product particles are present and a bright region (region B) in which the carbon-rich corrosion product particles are not present in the austenite phase are binarized. It can be specified by analysis and calculated as (area A) / (area A + area B).
フェライト相とマルテンサイト相及びオーステナイト相とを精度よく分離・識別する観点から、フェライト相と、マルテンサイト相及びオーステナイト相との表面高さの差は20〜200ｎｍであることが好ましく、100ｎｍ以下であることがより好ましい。なお、この「表面高さの差」は、試料の断面をＳＥＭ−ＢＳＥ観察することによって、測定することができる。 From the viewpoint of accurately separating and distinguishing the ferrite phase from the martensite phase and the austenite phase, the difference in surface height between the ferrite phase, the martensite phase and the austenite phase is preferably 20 to 200 nm, preferably 100 nm or less. More preferably. This “surface height difference” can be measured by observing the cross section of the sample with SEM-BSE.
（第２工程：ＳＥＭ観察）
第１工程に引き続き、複相鋼片の表面をＳＥＭ−ＢＳＥ観察に供する。第１工程の終了後、試料は極力速やかにＳＥＭの真空チャンバー内に搬送して、大気による腐食を抑制することが好ましい。
(Second step: SEM observation)
Subsequent to the first step, the surface of the duplex steel slab is subjected to SEM-BSE observation. After completion of the first step, it is preferable to transport the sample as quickly as possible into the vacuum chamber of the SEM to suppress atmospheric corrosion.
本発明者らは、一次電子の加速エネルギーを1.75keV以下としたＳＥＭ−ＢＳＥ観察を行うことによって、既述の表面状態によりコントラストが生じ、フェライト相を最も明るい領域として、マルテンサイト相を中間の明るさの領域として、及びオーステナイト相を最も暗い領域として、分離して可視化できることを見出した。すなわち、オーステナイト相上には選択的に炭素リッチ腐食生成物粒子が形成されていることから、ＳＥＭ−ＢＳＥ画像において、オーステナイト相は、マルテンサイト相及びフェライト相よりも暗い領域として分離・識別される。また、フェライト相はマルテンサイト相及びオーステナイト相よりも優先的にエッチングされて、表面高さが低いことから、この表面形状によるコントラストに起因して、これらの相よりも明るい領域として分離・識別される。その結果、ＳＥＭ−ＢＳＥ画像において、これら三相がナノスケールで明瞭に識別される。なお、ＳＥＭ−ＳＥ観察では、三相全てを分離・識別することは不可能である。 By performing SEM-BSE observation in which the acceleration energy of primary electrons is 1.75 keV or less, the present inventors produce contrast due to the surface state described above, with the ferrite phase as the brightest region and the martensite phase in the middle. It has been found that the austenite phase can be separated and visualized as the area of brightness and as the darkest area. That is, since carbon-rich corrosion product particles are selectively formed on the austenite phase, the austenite phase is separated and identified as a darker area than the martensite phase and the ferrite phase in the SEM-BSE image. . In addition, the ferrite phase is preferentially etched over the martensite phase and austenite phase, and the surface height is low. Therefore, due to the contrast due to the surface shape, the ferrite phase is separated and identified as a brighter area than these phases. The As a result, these three phases are clearly identified on the nanoscale in the SEM-BSE image. In SEM-SE observation, it is impossible to separate and identify all three phases.
三相の識別の精度を高める観点から、第２工程における一次電子の加速エネルギーは、0.2〜1.5keVとすることが好ましく、0.5〜1.0keVとすることがより好ましい。 From the viewpoint of increasing the accuracy of three-phase identification, the acceleration energy of primary electrons in the second step is preferably 0.2 to 1.5 keV, and more preferably 0.5 to 1.0 keV.
（付加的なＳＥＭ観察）
第２工程のＳＥＭ観察に加えて、以下の２つの付加的なＳＥＭ観察を行ってもよい。第一に、複相鋼片の表面を、一次電子の加速エネルギーが5keV以上としたＳＥＭ−ＢＳＥ観察に供することができる。このような高加速エネルギーの場合には、転位リッチな領域（すなわちマルテンサイト相）が、フェライト相やオーステナイト相のように転位の少ない領域よりも、非常に明るいコントラストを呈する。つまり、マルテンサイト相を最も明るい領域として、フェライト相及び前記オーステナイト相から分離して可視化することができる。このＳＥＭ−ＢＳＥ観察においては、一次電子の加速エネルギーの上限は20keV程度である。
(Additional SEM observation)
In addition to the SEM observation in the second step, the following two additional SEM observations may be performed. First, the surface of the double phase billet can be subjected to SEM-BSE observation in which the acceleration energy of primary electrons is 5 keV or more. In the case of such high acceleration energy, the dislocation rich region (that is, the martensite phase) exhibits a much brighter contrast than the region with few dislocations such as the ferrite phase and the austenite phase. That is, it can be visualized by separating the martensite phase from the ferrite phase and the austenite phase as the brightest region. In this SEM-BSE observation, the upper limit of the acceleration energy of the primary electrons is about 20 keV.
第二に、複相鋼片の表面を、一次電子の加速エネルギーが15keV以下としたＳＥＭ−ＳＥ観察に供することができる。このような低加速エネルギーのＳＥＭ−ＳＥ観察では、既述の表面形状によるコントラストを効果的に拾うことができるため、フェライト相を最も暗い領域として、マルテンサイト相及びオーステナイト相から分離して可視化することができる。フェライト相の識別の精度を高める観点から、一次電子の加速エネルギーは、1〜10keVとすることが好ましく、1〜5keVとすることがより好ましい。 Secondly, the surface of the double phase billet can be subjected to SEM-SE observation in which the acceleration energy of primary electrons is 15 keV or less. In such SEM-SE observation with low acceleration energy, since the contrast due to the surface shape described above can be effectively picked up, the ferrite phase is visualized as the darkest region separated from the martensite phase and austenite phase. be able to. From the viewpoint of increasing the accuracy of identifying the ferrite phase, the acceleration energy of the primary electrons is preferably 1 to 10 keV, and more preferably 1 to 5 keV.
（キャラクタリゼーション工程）
随意に、分離可視化された前記フェライト相、前記マルテンサイト相、及び前記オーステナイト相の定性的及び／又は定量的なキャラクタリゼーションを行うことができる。例えば、第２工程で得られたＳＥＭ−ＢＳＥ画像や、付加的なＳＥＭ観察で得られたＳＥＭ−ＢＳＥ画像及び／又はＳＥＭ−ＳＥ画像を、定量画像解析の入力データとして用いることができる。また、これらのＳＥＭ画像を二値画像や統計的データに変換して、各相のさらなるキャラクタリゼーションに用いてもよい。本実施形態の分離可視化方法によれば、大がかりなデータの後処理を必要とすることなく、各相の分率を求めるなどの定量的キャラクタリゼーションを好適に行うことができる。
(Characterization process)
Optionally, a qualitative and / or quantitative characterization of the separated, visualized ferrite phase, martensite phase, and austenite phase can be performed. For example, the SEM-BSE image obtained in the second step, the SEM-BSE image and / or the SEM-SE image obtained by additional SEM observation can be used as input data for quantitative image analysis. Also, these SEM images may be converted into binary images or statistical data and used for further characterization of each phase. According to the separation and visualization method of the present embodiment, quantitative characterization such as obtaining the fraction of each phase can be suitably performed without requiring extensive post-processing of data.
（複相鋼）
本明細書において「複相鋼」とは、フェライト相、マルテンサイト相、及びオーステナイト相（「γ相」ともいう。）を含むナノスケールの微細な第二相を有する任意の炭素鋼であってよく、例えばＴＲＩＰ鋼を挙げることができる。他の相としては、ベイナイト相、パーライト相、カーバイド相等が挙げられる。しかし、本発明の方法はステンレス鋼に適用することはできない。ステンレス鋼は、その表面に不動態層を有し、これが炭素リッチ腐食生成物粒子の形成を阻害するからである。
(Double phase steel)
In this specification, “double phase steel” is any carbon steel having a nanoscale fine second phase including a ferrite phase, a martensite phase, and an austenite phase (also referred to as “γ phase”). A good example is TRIP steel. Examples of other phases include a bainite phase, a pearlite phase, and a carbide phase. However, the method of the present invention cannot be applied to stainless steel. This is because stainless steel has a passive layer on its surface, which inhibits the formation of carbon-rich corrosion product particles.
以下の各実施例では、以下の条件を採用した。
−Ｃ：0.31質量％、Si：1.5質量％、Mn：2.5質量％、Ｐ：0.005質量％、Ｓ：0.001質量％、Al：0.014質量％、Ｎ：0.0019質量％を含有し、残部がFe及び不可避的不純物からなる成分組成の複相鋼片を用いた。
−その試料の表面を機械研磨で鏡面仕上げして、さらに電解研磨を施した。
−その後、試料の表面を5％ピクラールで化学エッチングした。エッチング時間は、各実施例に記載する。
−その後、試料の表面をdual beam Scios（ＦＥＩ社製）で観察した。この顕微鏡は、信号電子を検出する種々の検出器を備えている。新規な３つの検出システムは、Ｔ１検出器、Ｔ２検出器、及びＴ３検出器からなる。検出される信号は種々のファクターに依存する。標準的なセッティングでは、Ｔ１検出器は後方散乱電子（ＢＳＥ）を検出し、Ｔ２検出器とＴ３検出器は二次電子（ＳＥ）を検出する。この顕微鏡は、ポールピース（磁極片）の下方に位置してＢＳＥを検出するＣＢＳ検出器と、ＳＥを検出する従来のＥＴＤ検出器も備えている。なお、試料は化学エッチングの後速やかに、10-4Paに減圧されたチャンバー内に搬送して、大気腐食による表面の劣化を防いだ。
In the following examples, the following conditions were adopted.
-C: 0.31 mass%, Si: 1.5 mass%, Mn: 2.5 mass%, P: 0.005 mass%, S: 0.001 mass%, Al: 0.014 mass%, N: 0.0019 mass%, with the balance being Fe and A duplex steel slab having a component composition consisting of inevitable impurities was used.
-The sample surface was mirror finished by mechanical polishing and further electropolished.
-The sample surface was then chemically etched with 5% picral. The etching time is described in each example.
-Then, the surface of the sample was observed with dual beam Scios (manufactured by FEI). This microscope includes various detectors that detect signal electrons. The three new detection systems consist of a T1 detector, a T2 detector, and a T3 detector. The signal detected depends on various factors. In a standard setting, the T1 detector detects backscattered electrons (BSE), and the T2 and T3 detectors detect secondary electrons (SE). This microscope also includes a CBS detector that is located below the pole piece (magnetic pole piece) and detects BSE, and a conventional ETD detector that detects SE. The sample was transported immediately after chemical etching into a chamber depressurized to 10 -4 Pa to prevent surface deterioration due to atmospheric corrosion.
（実施例１）
本実施例において、エッチング時間は40秒とした。図２（Ａ）に、一次電子の加速エネルギーを1keVとして、Ｔ１検出器を用いて得たＳＥＭ−ＢＳＥ画像を示す。また、図２（Ｂ）は、（Ａ）で撮影されたのと同じ表面部位のＥＢＳＤ相マップである。ＥＢＳＤ技術は、複相鋼中の相の同定のための一般的な技術であり、オーステナイト相をその特有の結晶格子（ＦＣＣ）に基づいて分離することができる。図２（Ｂ）において、オーステナイト相は緑で示され、ＢＣＣの結晶格子を有する他の相（すなわち、フェライト相、マルテンサイト相）は赤で示される。図２（Ａ）と（Ｂ）の比較から、ＳＥＭ−ＢＳＥ画像において、オーステナイト相が最も暗い領域として識別できることがわかる。このことから、特定条件のエッチングと特定条件でのＳＥＭ−ＢＳＥ観察の組み合わせによって、オーステナイト相を他の相から分離して可視化できることがわかった。
Example 1
In this example, the etching time was 40 seconds. FIG. 2A shows an SEM-BSE image obtained using a T1 detector with the acceleration energy of primary electrons being 1 keV. Further, FIG. 2B is an EBSD phase map of the same surface portion taken in (A). The EBSD technique is a common technique for identifying phases in duplex steels and can separate the austenite phase based on its unique crystal lattice (FCC). In FIG. 2B, the austenite phase is shown in green, and the other phases having a BCC crystal lattice (ie, ferrite phase, martensite phase) are shown in red. From the comparison between FIGS. 2A and 2B, it can be seen that the austenite phase can be identified as the darkest region in the SEM-BSE image. From this, it was found that the austenite phase can be separated from other phases and visualized by a combination of etching under specific conditions and SEM-BSE observation under specific conditions.
さらに、このコントラストの原因を詳細に調べた。図３（Ａ）は、前記試料の表面の別のＳＥＭ−ＢＳＥ画像（一次電子の加速エネルギー：1keV）であり、（Ｂ）は、（Ａ）の部分拡大画像であり、（Ｃ）は、（Ａ）で撮影されたのと同じ表面部位のＥＢＳＤ相マップである。図３（Ａ）中の暗い領域は、オーステナイト相を示しており、このことは図３（Ｃ）のＥＢＳＤ相マップとの対比から確認された。そして、図３（Ｂ）のように倍率を拡大すると、オーステナイト相は微細な暗い粒子で被覆されている。エッチング前にはコントラストが存在しないことから、この粒子はピクラールエッチングの結果形成されたものであることを示している。なお、図３（Ａ）において、オーステナイト相上における粒子の被覆率を測定したところ、42％であった。 Furthermore, the cause of this contrast was investigated in detail. FIG. 3 (A) is another SEM-BSE image (acceleration energy of primary electrons: 1 keV) of the surface of the sample, (B) is a partially enlarged image of (A), and (C) is It is an EBSD phase map of the same surface part image | photographed by (A). The dark area in FIG. 3 (A) shows the austenite phase, which was confirmed by comparison with the EBSD phase map in FIG. 3 (C). When the magnification is increased as shown in FIG. 3B, the austenite phase is covered with fine dark particles. Since there is no contrast before etching, this indicates that the particles were formed as a result of Picral etching. In FIG. 3A, the particle coverage on the austenite phase was measured and found to be 42%.
この粒子の生成起源を調べた。オーステナイト相の表面の化学組成の情報を得るべく、エネルギー分散Ｘ線分光法（ＥＤＳ）を用いた。ＥＤＳ技術の表面感度は一次電子のエネルギーに依存し、一次電子のエネルギーが下がるほど劇的に高くなる。図４（Ｂ）は、一次電子の加速エネルギーを1keVとして得たＥＤＳスペクトルである。スペクトルは、図４（Ａ）のＳＥＭ−ＢＳＥ画像中の矢印で示した６つの部位から収集した。ＥＤＳ分析の結果、オーステナイト相（暗い領域）では炭素リッチ物質に被覆されていることが明らかとなった。これがＳＥＭ−ＢＳＥ画像でのコントラスト源になっている。 The origin of the particles was investigated. In order to obtain information on the chemical composition of the surface of the austenite phase, energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS) was used. The surface sensitivity of EDS technology depends on the energy of the primary electrons and increases dramatically as the energy of the primary electrons decreases. FIG. 4B is an EDS spectrum obtained with the acceleration energy of primary electrons as 1 keV. Spectra were collected from 6 sites indicated by arrows in the SEM-BSE image of FIG. 4 (A). As a result of EDS analysis, it was revealed that the austenite phase (dark region) was covered with a carbon-rich material. This is a contrast source in the SEM-BSE image.
（実施例２）
本実施例において、エッチング時間は30秒とした。図５（Ａ）に、一次電子の加速エネルギーを1keVとして得たＳＥＭ−ＢＳＥ画像を示し、図５（Ｂ）に、一次電子の加速エネルギーを30keVとして得たＳＥＭ−ＢＳＥ画像を示す。両画像は、試料表面の同じ部位を観察したものである。図５（Ａ）中の緑の矢印がオーステナイト相を示し、紫の矢印がマルテンサイト相を示している。このように、フェライト相は最も明るい領域として、マルテンサイト相を中間の明るさの領域として、オーステナイト相は最も暗い領域として、分離して可視化できることがわかる。
(Example 2)
In this example, the etching time was 30 seconds. FIG. 5A shows an SEM-BSE image obtained by setting the acceleration energy of primary electrons to 1 keV, and FIG. 5B shows an SEM-BSE image obtained by setting the acceleration energy of primary electrons to 30 keV. Both images are obtained by observing the same part of the sample surface. The green arrow in FIG. 5 (A) shows the austenite phase, and the purple arrow shows the martensite phase. Thus, it can be seen that the ferrite phase can be separated and visualized as the brightest region, the martensite phase as the intermediate brightness region, and the austenite phase as the darkest region.
マルテンサイト相の存在は、図５（Ｂ）により確認された。図５（Ｂ）のように一次電子が高加速エネルギーの場合には、転位リッチな領域（すなわちマルテンサイト相）が、フェライト相やオーステナイト相のように転位の少ない領域よりも、非常に明るいコントラストを呈する。つまり、マルテンサイト相を最も明るい領域として、フェライト相及び前記オーステナイト相から分離して可視化することができる。 The presence of the martensite phase was confirmed by FIG. When the primary electrons have high acceleration energy as shown in FIG. 5B, the dislocation rich region (that is, the martensite phase) has a much brighter contrast than the region with few dislocations such as the ferrite phase and the austenite phase. Presents. That is, it can be visualized by separating the martensite phase from the ferrite phase and the austenite phase as the brightest region.
（実施例３）
試料表面の品質と、その結果としてＳＥＭ画像中のコントラストは、エッチング時間に強く影響される。実施例３では、3〜90秒の範囲のエッチング時間で作製した複相鋼片の表面をＳＥＭ観察した。図６（Ａ）の上段は、一次電子の加速エネルギーを1keVとして得たＳＥＭ−ＢＳＥ画像であり、オーステナイト相が最も暗い領域として示されている。図６（Ａ）の下段は、一次電子の加速エネルギーを1keVとして得たＳＥＭ−ＳＥ画像であり、表面形状によるコントラストを示している。明らかに、エッチング時間の増加とともに表面粗さは増加しており、90秒のエッチングでは表面は破壊されている。
(Example 3)
The quality of the sample surface and consequently the contrast in the SEM image is strongly influenced by the etching time. In Example 3, SEM observation was performed on the surface of the duplex steel slab produced with an etching time in the range of 3 to 90 seconds. The upper part of FIG. 6A is an SEM-BSE image obtained by setting the acceleration energy of primary electrons to 1 keV, and shows the darkest region of the austenite phase. The lower part of FIG. 6A is an SEM-SE image obtained by setting the acceleration energy of primary electrons to 1 keV, and shows the contrast depending on the surface shape. Obviously, the surface roughness increases with increasing etching time, and the surface is destroyed after 90 seconds of etching.
図６（Ｂ）は、図６（Ａ）の上段のうち、エッチング時間が3秒、30秒、及び90秒の画像の部分拡大画像であり、オーステナイト相とフェライトマトリックスとのコントラストを示している。このように、ＳＥＭ−ＢＳＥ画像中のコントラストの存在は、適切なエッチング時間により条件づけられる。エッチング時間が3秒の場合、コントラストが不十分であり、エッチング時間が90秒の場合、オーバーエッチングとなり、試料表面が破壊されている。5％ピクラールを用いる場合には、30秒のエッチング時間が最適である。 FIG. 6B is a partially enlarged image of an image with an etching time of 3 seconds, 30 seconds, and 90 seconds in the upper part of FIG. 6A, and shows the contrast between the austenite phase and the ferrite matrix. . Thus, the presence of contrast in the SEM-BSE image is conditioned by an appropriate etch time. When the etching time is 3 seconds, the contrast is insufficient, and when the etching time is 90 seconds, overetching occurs and the sample surface is destroyed. When using 5% picral, an etch time of 30 seconds is optimal.
（実施例４）
本実施例において、エッチング時間は40秒とした。図７（Ａ）に、一次電子の加速エネルギーを1keVとして得たＳＥＭ−ＢＳＥ画像（Ｔ１検出器を使用）を示し、図７（Ｂ）に、その部分拡大画像を示した。このように、フェライト相は最も明るい領域として、マルテンサイト相を中間の明るさの領域として、オーステナイト相は最も暗い領域として、分離して可視化できた。
Example 4
In this example, the etching time was 40 seconds. FIG. 7A shows an SEM-BSE image (using a T1 detector) obtained with the acceleration energy of primary electrons being 1 keV, and FIG. 7B shows a partially enlarged image thereof. Thus, the ferrite phase could be separated and visualized as the brightest region, the martensite phase as an intermediate brightness region, and the austenite phase as the darkest region.
さらに、ピクラール液は選択的エッチング液であり、高濃度で炭素を含む相（オーステナイト相とマルテンサイト相）は、炭素濃度が低い相（フェライト相）よりも非常にゆっくりエッチングされる。この結果、オーステナイト相とマルテンサイト相は、マトリックス（フェライト相）よりも高くなり、表面形状によるコントラストが生じる。低加速エネルギーのＳＥＭ−ＳＥ観察では、この表面形状的コントラストを効果的に拾うことができる。図７（Ｃ）はＴ２検出器を用いて得たＳＥＭ−ＳＥ画像、（Ｄ）はＴ３検出器を用いて得たＳＥＭ−ＳＥ画像である。一次電子の加速エネルギーを1keVとした。このように、低加速エネルギーのＳＥＭ−ＳＥ観察では、フェライト相を最も暗い領域として、マルテンサイト相及びオーステナイト相から分離して可視化することができる。なお、本実施例の試料において、フェライト相と、マルテンサイト相及びオーステナイト相との表面高さの差は50ｎｍであった。 Furthermore, the Picral solution is a selective etching solution, and a high-concentration carbon-containing phase (austenite phase and martensite phase) is etched much more slowly than a low-carbon phase (ferrite phase). As a result, the austenite phase and the martensite phase become higher than the matrix (ferrite phase), and a contrast due to the surface shape occurs. In SEM-SE observation with low acceleration energy, this surface shape contrast can be effectively picked up. FIG. 7C is an SEM-SE image obtained using a T2 detector, and FIG. 7D is an SEM-SE image obtained using a T3 detector. The acceleration energy of primary electrons was 1 keV. Thus, in SEM-SE observation with low acceleration energy, the ferrite phase can be visualized by separating it from the martensite phase and austenite phase as the darkest region. In the sample of this example, the difference in surface height between the ferrite phase and the martensite phase and austenite phase was 50 nm.
（実施例５）
本実施例において、エッチング時間は40秒とした。図８（Ａ）〜（Ｆ）に、一次電子の加速エネルギーを0.5〜5keVの範囲の種々の値とて得たＳＥＭ−ＢＳＥ画像を示す。このように、ＳＥＭ画像中のコントラストは加速エネルギーにも依存し、1.75keV以下の場合にコントラストを取ることができる。0.5keVと1keVが特に明瞭なコントラストを生じさせる。
(Example 5)
In this example, the etching time was 40 seconds. 8A to 8F show SEM-BSE images obtained with various values of the acceleration energy of primary electrons in the range of 0.5 to 5 keV. As described above, the contrast in the SEM image also depends on the acceleration energy, and the contrast can be obtained in the case of 1.75 keV or less. 0.5keV and 1keV give a particularly clear contrast.
（実施例６）
本発明により得られたＳＥＭ−ＢＳＥ画像を用いて、大がかりなデータの後処理を必要とすることなく、各相の分率を求めるなどの定量的キャラクタリゼーションを好適に行うことができる。図７Ａに示したＳＥＭ−ＢＳＥ画像を二値画像に変換して、γ分率を求めたところ、26.3％であった。また、鋼中のγ分率を求める一般的な方法であるＸ線回折法を用いて、同じ試料のγ分率を測定したところ、27.1％であった。このように、このＳＥＭ−ＢＳＥ画像から求めたγ分率は、Ｘ線回折法で求めた値と良い近似を示した。
(Example 6)
Using the SEM-BSE image obtained by the present invention, quantitative characterization such as obtaining the fraction of each phase can be suitably performed without requiring extensive post-processing of data. The SEM-BSE image shown in FIG. 7A was converted to a binary image and the γ fraction was determined to be 26.3%. Further, the γ fraction of the same sample was measured by X-ray diffraction, which is a general method for obtaining the γ fraction in steel, and found to be 27.1%. Thus, the γ fraction obtained from this SEM-BSE image showed a good approximation to the value obtained by the X-ray diffraction method.
（実施例７）
化学エッチングの際のエッチング液として、5％ピクラールに加えて、レペラーエッチング液とナイタールエッチング液も用いて、種々の試料を調製した。図９は、種々の条件でエッチングした複相鋼片の表面のＳＥＭ画像であり、エッチング条件は、１行目：レペラーエッチング60秒、２行目：レペラーエッチング30秒、３行目：ピクラールエッチング40秒、４行目：ナイタールエッチング30秒であり、１〜３列目はＴ１検出器を使用して得たＳＥＭ−ＢＳＥ画像、４列目はＴ２検出器を使用して得たＳＥＭ−ＳＥ画像である。一次電子の加速エネルギーは1keVとした。
(Example 7)
In addition to 5% picral as an etchant for chemical etching, various samples were prepared using a repeller etchant and a nital etchant. FIG. 9 is an SEM image of the surface of a duplex steel slab etched under various conditions. The etching conditions are the first line: 60 seconds for repeller etching, the second line: 30 seconds for repeller etching, and the third line: Picral etching 40 seconds, 4th line: Nital etching 30 seconds, the 1st to 3rd rows are SEM-BSE images obtained using the T1 detector, the 4th row is obtained using the T2 detector It is a SEM-SE image. The acceleration energy of primary electrons was 1 keV.
このように、レペラーエッチングとナイタールエッチングを行った場合には、ＳＥＭ画像中でオーステナイト相を明瞭に識別することはできなかった。これに対して、ピクラールエッチングを行った場合には、ＳＥＭ−ＢＳＥ画像において、オーステナイト相を明瞭に識別することができた。 Thus, when the Repeller etching and the Nital etching were performed, the austenite phase could not be clearly identified in the SEM image. On the other hand, when picral etching was performed, the austenite phase could be clearly identified in the SEM-BSE image.
本発明に従う、走査型電子顕微鏡での観察による複相鋼中のフェライト相、マルテンサイト相、及びオーステナイト相の分離可視化方法、並びに組織観察用複相鋼片によれば、複相鋼中のフェライト相、マルテンサイト相、及びオーステナイト相を分離してナノスケールで明瞭に識別することが可能である。
According to the present invention, according to the method for separating and visualizing the ferrite phase, martensite phase, and austenite phase in a duplex phase steel by observation with a scanning electron microscope, and the duplex phase slab for microstructure observation, the ferrite in the duplex phase steel The phase, martensite phase, and austenite phase can be separated and clearly identified on the nanoscale.
Claims (10)
複相鋼片の表面をピクラールエッチング液で化学エッチングする第１工程と、
その後、前記複相鋼片の表面を、一次電子の加速エネルギーが1.75keV以下であり、後方散乱電子検出器を用いた条件下の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）観察に供する第２工程と、
を有し、
前記第１工程によって、前記複相鋼片の表面は、フェライト相、マルテンサイト相、及びオーステナイト相のうち、前記オーステナイト相上に選択的に炭素リッチ腐食生成物粒子が形成され、前記フェライト相は前記マルテンサイト相及び前記オーステナイト相よりも優先的にエッチングされた表面状態となり、
前記第２工程によって、前記表面状態によりコントラストが生じ、前記フェライト相を最も明るい領域として、前記マルテンサイト相を中間の明るさの領域として、及び前記オーステナイト相を最も暗い領域として、分離して可視化できることを特徴とする方法。 A method for separating and visualizing a ferrite phase, a martensite phase, and an austenite phase in a duplex steel by observation with a scanning electron microscope,
A first step of chemically etching the surface of the duplex steel piece with a picral etchant;
Then, the second step of subjecting the surface of the multiphase billet to observation with a scanning electron microscope (SEM) under conditions where the acceleration energy of primary electrons is 1.75 keV or less and using a backscattered electron detector,
Have
According to the first step, carbon-rich corrosion product particles are selectively formed on the austenite phase among the ferrite phase, martensite phase, and austenite phase, and the ferrite phase It becomes a surface state etched preferentially over the martensite phase and the austenite phase,
By the second step, contrast is generated by the surface state, and the ferrite phase is made the brightest region, the martensite phase is made the intermediate lightness region, and the austenite phase is made the darkest region for visualization. A method characterized by being able to.
前記複相鋼片の表面は、前記フェライト相、マルテンサイト相、及びオーステナイト相のうち、前記オーステナイト相上に選択的に炭素リッチ腐食生成物粒子が形成され、前記フェライト相は前記マルテンサイト相及び前記オーステナイト相よりも表面高さが低い表面状態であることを特徴とする組織観察用複相鋼片。 It is a double phase steel slab for structure observation including a ferrite phase, a martensite phase, and an austenite phase,
The surface of the multiphase steel slab is selectively formed with carbon-rich corrosion product particles on the austenite phase among the ferrite phase, martensite phase, and austenite phase, and the ferrite phase includes the martensite phase and A duplex steel slab for structure observation, characterized in that the surface height is lower than that of the austenite phase.
The multiphase steel slab for structure observation according to claim 8 or 9, wherein a difference in surface height between the ferrite phase, the martensite phase and the austenite phase is 20 to 200 nm.
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