奥氏体_铁素体_奥氏体双相不锈钢中_相含量测定方法对比试验

1、理化检验-物理分册 PT CA(PART:A PH YS.TEST 2005年第41卷4实验技术与方法奥氏体、铁素体 奥氏体双相不锈钢中相含量测定方法对比试验任永秀(太原钢铁(集团有限公司技术中心,太原030003摘 要:用金相法和铁素体仪法测量了铁素体含量,并作了对比分析。认为用铁素体仪法测定铁素体含量,快速、准确且易操作,可以满足生产检验和科研试验的需要。关键词:奥氏体不锈钢;铁素体 奥氏体双相不锈钢;铁素体含量;标准;测定中图分类号:T G115.2 文献标识码:A 文章编号:1001 4012(200504 0184 02T HE COM PARISON TEST OF PHASES

2、OF AU ST ENITE AND FERRITEA UST ENIT E DOUBLE PHA SES OF STAINLESS ST EELREN Yong xiu(Phy sics&Chemistr y L abor at or y,T G T echnolo gy Center,T aiyuan030003,ChinaAbstract:T he content o f phase is the essential measure item in austenite and fer rite austenite dual phases o f sta inless steel

3、pr oduct nor mal especially.In national GB standard,it is ex cising only the microstr uctur e.Import advance instruments are br ing ing to bear china inspecting field.T his char acter is com par ing test measure r esult betw een G B micr ostructure and impo rt advance fer rite inst ruments.Keywords:

4、Austenite stainless steel;A ustenite and fer rit e austenite do uble phases o f stainless steel;T he co ntent of phase;Standa rd;M easure1 引言奥氏体不锈钢、尤其是铁素体 奥氏体双相不锈钢中相含量的测定是产品标准中一项必检项目,在国标中用的是金相测定法。随着测试技术的发展,国外先进的 相(铁素体测定仪已进入国内检测领域。笔者通过比对试验来比较国内标准金相法与进口铁素体测定仪的检测结果。2 试验2.1 常规金相法GB/T13305-1991 奥氏体不锈钢中 相

5、面积含量金相测定法中铁素体含量分6级评级标准图1,即0.5级 相面积含量!2%;1.0级 相面收稿日期:2004 09 16作者简介:任永秀(1970-,男,工程师。积含量>2%5%;1.5级 相面积含量>58%;2.0级 相面积含量>8%12%;3.0级 相面积含量>1220%;4.0级 相面积含量>20% 35%;测量误差0.5级。GB/T6401-1986 铁素体奥氏体型双相不锈钢中 相面积含量金相测定法中铁素体分带系和网系各9级评级标准图,其含量规定为从35% 75%,间隔为5%,误差为5%2。由于常规金相方法测量误差大,一般实际检测中不再使用。2.2 图

6、像仪测试软件法试样经侵蚀后用Leica图像仪Quips Ro utines V2.02软件铁素体染色法计算平均面积或对照标准图片评定级别。试样尺寸为20mm2左右。染色法是试验人员通过调整试样被染色程度和区域,将铁素体奥氏体用不同颜色区分出来以便计算机识别,从而计算铁素体含量。# 184 #理化检验-物理分册 任永秀:奥氏体、铁素体 奥氏体双相不锈钢中 相含量测定方法对比试验2.3 铁素体仪法使用德国产的MP30型铁素体仪,通过点触磁性法,从钢材横截面边缘 中心 边缘多点测量钢材中 相面积含量。2.4 三种测量方法的比较三种方法测量结果示于表1。表1 三种测量方法结果对比T ab.1 T he

7、 com par ison of r esult s amo ng threemeasuring metho d材料金相法图像法(%铁素体仪法(%00Cr22Ni5M o3N6级59.4654,53.7,54.1双相不锈钢(试样厚7级62.9456.6,56.8,58.4度912mm7级62.6753.3,59.1,55.77级62.6748.9,52.1,53.50Cr18Ni9T i奥氏体不锈钢(试样厚度3mm 由于薄板晶粒太细,测不出铁素体含量0.81,0.98,0.940.37,0.24,0.35注:铁素体仪法所测数据为两组数据。3 讨论(1用常规金相法检测 相面积含量时使用对照评级图

8、评级,测量范围窄,GB/T13305-1991中铁素体含量评级图为6级(2%35%;GB/T6401 -1986中铁素体含量评级图为9级,含量规定为35%75%2,含量以级别计算,无法精确确定铁素体含量。(2金相图像仪法是使用Q uips Ro utines V2.02测试软件对双相不锈钢中铁素体染色,以此来区别奥氏体与铁素体。实际操作中,奥氏体晶粒中的微小铁素体、夹杂物或杂质等是否要染色成为影响测量结果准确度的主要因素,而标准中没有具体规定怎么处理该问题。所以不同的检测人员检验结果相差很大。(3铁素体仪是一种新型检测方法,通过以上50%60%铁素体含量测量结果对比,两者结果相近,说明在双相不

9、锈钢中铁素体含量的测量完全可以用铁素体仪法代替GB/T6401-1986中的图像仪法,且铁素体仪法的测量范围为0.1%60%。表2为每炉两个试样的0Cr18N i9Ti钢3mm板材横截面测量结果。从表2测试结果可看出,铁素体仪的测量结果在0.2% 5.0%的数值范围内是稳定的,一炉两个试样的上、下限测量结果最大差值为0.2。根据H amm ond图理论铬含量为14%18%,镍含量为6%9%时,铁素体含量为0%10%,测量结果与GAI理论数值基本吻合。4 结论(1常规金相法由于测量精度差,已不常使用。(2金相图像仪法由于测量范围窄、测量过程繁杂,检测过程中人为影响因素大,误差达0.5级,因此建议

10、用铁素体仪法测定。表2 用铁素体仪测得的0Cr18Ni9Ti钢中的铁素体含量T ab.2 F err ite content o f0Cr18Ni9T i st eel measur ed by fer rit e instr ument(two samples o f one gr oup%炉号测定值12345678910均值50128 1 1.60 1.50 1.50 1.40 1.70 2.00 2.10 2.30 2.50 2.90 1.95 50128 2 1.80 1.50 1.30 1.40 1.30 1.50 1.80 1.90 2.20 2.80 1.75 60069 10.

11、220.200.210.220.240.280.310.320.39-0.26 60069 20.290.280.260.290.330.380.530.710.85-0.43 60076 1 4.90 4.40 3.80 3.40 3.90 3.60 3.10 2.90 2.70 2.60 3.53 60076 2 4.70 4.10 3.80 3.80 3.60 3.60 3.20 2.70 2.70 3.70 3.59 51962 10.94 1.100.91 1.000.910.980.99 1.000.90 1.000.97 51962 2 1.60 1.70 1.50 1.300.

12、990.900.83 1.00 1.10 1.20 1.01 51091 10.370.240.350.210.180.300.330.210.400.340.29 51091 20.300.320.330.400.410.290.310.330.350.380.34(下转第194页#185#理化检验-物理分册 徐勇等:汽车发动机缸体材料质量分析3 分析与讨论从以上测试结果来看,两种缸体的化学成分和硬度指标都符合技术标准规定的要求,无明显差别,不同的是1号缸体试样碳氮化物中含有锆,而2号缸体试样中没有锆。1号缸体试样中锆元素主要来源于孕育剂。锆除了是硫化物、氧化物形成元素,也是强碳氮化物形成元

13、素,为净化、变质和控制夹杂物形态的元素,此外它还提高铁水的过冷度和共晶团的生长速度,并使铁水得到净化,细化了晶团。所以在铸造工艺中,使用的孕育剂常在硅铁的基础上,添加一定数量的合金元素,如铝、钙、锶、锆、钡等,来强化孕育和净化铁水,同时起到一定的微合金化作用1。由于锆的加入,适当减少了MnS夹杂物的大小和数量,使基体中的锰含量相对增加,而锰又是细化珠光体片间距的合金元素2。显微组织分析结果表明,1号缸体在加工面的边缘有少量铁素体,由于铁素体在基体中是较软的相而有利于切削,并且数量又不多,不会因为粘连引起刀具温度的上升,所以1号缸体比2号缸体的切削性能表现的更好。同时1号缸体珠光体片间距较小,且

14、比较均匀,这对于在高速运行中的刀具而言是至关重要的。2号缸体的珠光体的片间距较粗且不均匀,这种粗细不均的珠光体组织造成了材料的硬度差异,从而对材料的切削加工性能产生不利影响3,4。碳氮化物夹杂物的硬度很高,对刀具损伤较严重,两试样相比,1号缸体试样中的碳氮化物颗粒较细且呈颗粒状,而2号缸体试样中颗粒较大且呈长条状。显然1号缸体试样中的碳氮化物形态及大小有利于切削。4 结论导致两铸件切削性能差异的主要原因是由于材料中显微组织存在差异。2号缸体切削性能不佳是由于珠光体较粗和粗细不均匀,碳氮化物夹杂颗粒较粗且呈长条状,同时铸件表面对切削性能有利的铁素体较少。1号缸体试样由于在孕育剂中添加了锆,使铁水

15、净化较好,细化了晶团,起到一定的微合金化作用,也改变了夹杂物的大小形态和数量,细化了珠光体,同时铸件表面存在有利于切削的适量的铁素体。参考文献:1 王笑天.金属材料学M.北京:机械工业出版社,1987.2 东北工学院等院校编.铸铁及其熔化M.北京:冶金工业出版社,1978.3 孙礼安.铸铁活塞环的微观缺陷及其分析J.理化检验 物理分册,1999,35(9:421-422.4 刘云旭.金属热处理原理M.北京:机械工业出版社,1981.(上接第185页(3铁素体仪法测量范围宽(为0.1%60%,操作简便,操作人员对检测结果的人为影响因素小,是比较理想的检测仪器,建议等同采用国外测量铁素体含量的标准

16、。(4根据钢液浇铸理论,钢板中心为铁素体偏析区,钢板边部由于有诱变马氏体的影响,测量结果偏高。而铁素体仪法采用的是平均法处理多次测量结果,测定值误差较小。参考文献:1 GB/T13305-1991,奥氏体不锈钢中 相面积含量金相测定法S.2 GB/T6401-1986,铁素体奥氏体型双相不锈钢中相面积含量金相测定法S.3 陆世英,等.不锈钢J.北京:原子能出版社,1995.163-165.(上接第187页2 韩汉民.特纯三氧化二锑的制备J.辽宁化工,1994,(3:8.3 段学臣,张多默,赵天从.超微锑白(Sb2O3的研究J.中南矿冶学院院报,1990,21(5:485-491.4 梁敬魁.粉末衍射法测定晶体结构M.北京:科学出版社,2003.5 Y ong R A,Sakthiv el A,M oss T S,et al.DBW S 9411and U pg r ade of DBW S Pr og rams for R ietveld Refinement with P C and M ainframe Computer sJ.J A ppl Cr ystallog r,1995,(28:366-367.6 Buerg er M J,Hendricks S B.T he Crystal Str u