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电子探针在金属材料上的应用

电子探针在金属材料上的应用孙心宝四川川投长钢股份有限公司第三钢厂摘要关键词本文主要通过12个实例说明电子探针在金属材料上的应用,参考价值极强。元素偏析二次电子图像夹杂物晶界晶间机处理数据后,电子探针的应用产生了一个飞跃,可以解决以前很多难以解决的问题。大家知道,金属材料的性能和很多因素有关:(1)合金元素;(2)热处理工艺;(3)金相组织;(4)元素偏析;(5)夹杂物的类型及分布;(6)晶界析出相及微量元素的影响。一般来讲,各生产厂都是按国家标准和部颁标准组织生产,故前三个因素变化不大,后三个因素,由于冶炼和加工过程受其它许多条件支配,变化很大,往往导致金属材料的性能下降。几年来,我们用电子探针对这三个因素的影响和存在规律进行了一些研究,共完成了近150多项研究和检验工作。1概论X—射线显微分析仪又称电子探针。它是将细聚焦的电子束打到试样上待测的一个微小区域,产生各种不同的信息,然后对这些信息加以收集、整理、分析,从而获得有关材料微观形貌、结构和成分等数据。电子探针应用很广,目前除冶金及地质应用较多外,生物化学、病理学、农业科学、物理学等等领域,也在采用电子探针从事研究。就电子探针在金属材料上的应用而言,我国大约70年代以前是通过人工进行数据处理,这就给电子探针的应用带来很多不便,70年代末用计算(a)二次电子图像24×(b)二次电子图像180×图1不同尺寸与焊接工艺焊缝区的热影响区及基体的二次探针电子图像联系人:孙心宝高级工程师四川江油(621704)四川川投长钢特殊钢股份有限公司第三钢厂技术中心电话(0816)36572112001第4期《特钢技术》·33·焊接工艺,我们对不同尺寸、不同焊接工艺的焊缝区域热影响区及基体各部位进行了二次电子图像观察,见图1。并用电子探针进行了元素Si、Mo、Ni、Fe、Mn、Cr的定量分析,结果见表1。又对各区域进行了C元素的X射线定点记数测量。结果见表2。2应用实例2.1元素偏析的测定金属材料在铸造过程中不可避免地产生元素偏析,而偏析又常常促进有害相的析出。例1焊接过程也是一个铸造过程。例如:为了找出00Cr17Ni4Mo2不锈钢锻材的合理表13—4—5试样焊缝合金元素含量测定结果元素名称分析部位总量SiMoNiFeMnCr等轴枝晶晶轴1-1等轴枝晶晶间1-2柱状枝晶晶轴2-1柱状枝晶晶间2-2中线中点晶轴3-1中线中点晶间3-2半深胞状晶轴4-1半深胞状晶间4-2根部熔合线内5-1根部熔合线内5-2基体晶粒0.260.381.522.0412.7312.8767.0265.580.981.1516.6517.7599.4098.900.311.6012.5367.620.9517.03100.000.531.9913.2565.221.1817.7399.900.371.4012.6167.980.9716.67100.000.432.3913.0664.591.2015.3299.990.381.7512.7466.721.0417.6599.700.452.4813.2264.311.2217.5299.600.442.2012.6365.651.2517.5799.200.430.392.041.7812.8612.5765.9967.041.331.2317.3516.43100.0099.40注:均为三点以上的平均值数据经归一处理表23—4—5试样焊缝碳元素含量测定结果分析次数分析部位平均1234等轴枝晶晶轴等轴枝晶晶间柱状枝晶晶轴柱状枝晶晶间中线中点晶轴中线中点晶间半深胞状晶轴半深胞状晶间根部熔合线内根部熔合线内晶体晶粒1-130.0034.847.3329.0025.291-236.8751.8445.6768.5450.732-114.8315.5015.172-246.0148.8447.433-124.6711.6621.0011.6717.253-254.5056.1770.1611.6760.284-18.0018.8418.8615.6715.334-25-15-234.6726.6742.3317.8446.0031.8040.3322.5053.8021.3348.6721.8315.6744.8026.9343.9420.73注:定点记数测定值《特钢技术》2001年第4期·34·从上述分析结果可以看出,元素偏析的基本规律是:在焊缝区,枝晶间比枝晶轴Mo含量明显偏高约50%左右,Cr含量亦稍偏高,其它元素偏析程度不大。从表2亦可看出焊缝区枝晶间碳的含量比枝晶轴高一倍左右。例2对各种含Mo、Cr、W、Co、Ti、Al、Nb等元素的合金铸态组织进行了分析,结果表明,W和Cr偏聚于晶轴,而Ti、Mo、Cr、Nb都偏聚于树枝晶间。分析了GH128合金表面花纹,证实因

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