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專(zhuān)家分享:突破先機(jī),揭秘鋼鐵夾雜物檢測(cè)新技術(shù)

 更新時(shí)間:2024-03-25 點(diǎn)擊量:722

隨著時(shí)代的進(jìn)步,對(duì)于材料的要求也越來(lái)越高。就金屬材料而言,提高鋼鐵的冶煉質(zhì)量,改善夾雜物大小、數(shù)量及分布,可以提高金屬材料的品質(zhì)。今天我們有幸采訪到鋼研納克失效分析中心的專(zhuān)家李云玲老師,一起聊一聊金屬夾雜物的話(huà)題。

 

鋼研納克失效分析中心李云玲 高級(jí)工程師

從事金屬材料微觀表征工作 10 余年,主要研究方向包括金屬構(gòu)件失效分析、斷口分析、微觀表征技術(shù)等。獨(dú)立完成 400 余項(xiàng)材料失效分析案例。完成的典型項(xiàng)目有:某型號(hào)艦艇動(dòng)力系統(tǒng)部件失效原因分析、高鐵車(chē)輪裂紋原因分析、核電乏燃料池不銹鋼壁附著物分析、國(guó)電逆流變部件失效原因分析、合成氨設(shè)備焊接裂紋分析等。大型失效分析項(xiàng)目的完成,為國(guó)防設(shè)備可靠性提供了技術(shù)支持,挽回了客戶(hù)大量經(jīng)濟(jì)損失,得到企業(yè)的多次好評(píng)。相關(guān)工作成果多次在全國(guó)鋼鐵材料掃描電鏡圖像競(jìng)賽及金相比賽中獲獎(jiǎng),在國(guó)外 SCI、EI、中文核心等期刊上發(fā)表論文 20 余篇,參與起草修訂多個(gè)團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn),如《鋼中夾雜物的自動(dòng)分類(lèi)和統(tǒng)計(jì)掃描電鏡能譜法》(T/CSTM 00346-2021)、《鋼中晶粒尺寸測(cè)定 高溫激光共聚焦顯微鏡法》(T/CSTM 00799-2023)、《材料實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)掃描電鏡圖片要求》(T/CSTM 00795-2022)等。

 

Q1

PHENOM

 

李老師您好,夾雜物對(duì)金屬材料的危害是什么呢?為什么要做金屬夾雜物分析呢?

 

李云玲老師

新時(shí)代發(fā)展對(duì)鋼材綜合性能要求日趨嚴(yán)格,鋼的質(zhì)量指標(biāo)一般包括冶煉質(zhì)量指標(biāo)(化學(xué)成分、非金屬夾雜物、晶粒度等)、性能質(zhì)量指標(biāo)(力學(xué)性能、工藝性能焊接、淬透、冷彎等)。非金屬夾雜物危害:引起質(zhì)量缺陷,如裂紋、偏析;降低鋼材性能,如沖壓開(kāi)裂、疲勞斷裂。

Q2

PHENOM

 

那么李老師,這些金屬夾雜物是怎么產(chǎn)生的呢?

 

李云玲老師

這個(gè)鋼中夾雜物來(lái)源主要是兩種:

內(nèi)生夾雜物:尺寸比較小,和OSN 的冶煉工藝是相關(guān)的,這類(lèi)是不可避免的,但是可以通過(guò)工藝的調(diào)控來(lái)改善分布。

外來(lái)夾雜物:比如來(lái)自爐渣,耐火料等,這種夾雜物尺寸大,分布無(wú)規(guī)律,但是通過(guò)提高冶煉工藝是可避免的。

Q3

 

李老師,那么對(duì)于夾雜物是怎么分類(lèi)的呢,標(biāo)準(zhǔn)是什么?

A:

李云玲老師

像金屬夾雜物的通用標(biāo)準(zhǔn)是 GB/T 10561,標(biāo)準(zhǔn)里對(duì)夾雜物進(jìn)行了明確的分類(lèi):A類(lèi)(硫化物)、B類(lèi)(氧化鋁類(lèi))、C類(lèi)(硅酸鹽類(lèi))、D(球狀氧化物類(lèi))、DS類(lèi)(單顆粒球狀類(lèi)),這些不同種類(lèi)的夾雜物形態(tài)各有特點(diǎn),特征也有所不同。

 

 

 

Q4

PHENOM

 

那么這個(gè)夾雜物該怎么去檢測(cè)和分析呢?可以為我們分享一下常用的方法和儀器嗎?

李云玲老師

檢測(cè)方法呢,通常有兩種,一種是金相法,使用光學(xué)顯微鏡,通過(guò)顆粒的形態(tài)和顏色深淺,來(lái)判定夾雜物的種類(lèi)。

金相法僅能從形狀尺寸判斷夾雜物類(lèi)別,隨技術(shù)發(fā)展,當(dāng)今越來(lái)越多使用電鏡法表征夾雜物,目前也有相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn):GB/T 30834-2022 鋼中非金屬夾雜物的評(píng)定和統(tǒng)計(jì)掃描電鏡法。

我們使用的這臺(tái)飛納電鏡的鋼鐵夾雜物系統(tǒng) Phenom ParticleX Steel,是基于掃描電鏡的背散射電子探測(cè)器 + 能譜探測(cè)器來(lái)進(jìn)行自動(dòng)化的分析和歸類(lèi),不僅可以得到每個(gè)顆粒形態(tài)尺寸信息,還可根據(jù)化學(xué)成分進(jìn)行細(xì)分,對(duì)于復(fù)合夾雜物更有說(shuō)服力。

Q5

PHENOM

 

李老師,您覺(jué)得這個(gè)系統(tǒng)對(duì)您的幫助是什么?這個(gè)系統(tǒng)給出的結(jié)果和光學(xué)顯微鏡有什么區(qū)別?

 

李云玲老師

報(bào)告里包含的顆粒信息非常詳細(xì),包括顆粒的尺寸大小,成分信息,并按照定義進(jìn)行分類(lèi)。還會(huì)給出可視化的圖表,不同尺寸/類(lèi)別顆粒的占比,比如數(shù)量密度,夾雜物指數(shù)等。這個(gè)系統(tǒng)可以顯示出每一個(gè)夾雜物的形態(tài)和成分信息等,并且能一鍵回溯這個(gè)顆粒。結(jié)合三元相圖,還可以進(jìn)行工藝的優(yōu)化和改進(jìn)。非常方便快捷。

 

 

Phenom ParticeX 可以導(dǎo)出詳細(xì)的數(shù)據(jù)報(bào)告





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