测量残余奥氏体的含量,对于热处理的控制是非常重要的,X射线衍射法(XRD)是可以测量残余奥氏体百分比含量低至0.5%的方法,残余奥氏体的测量遵循国际标准ASTM E975-03规则。
残余奥氏体
钢的硬化过程是首先加热到奥氏体相,然后淬火到室温转变为硬质的马氏体相。奥氏体在高温钢中呈现面心立方结构(FCC),冷却时,钢体大部分转化为体心立方结构(BCC)的铁素体,或者转变为体心正方结构(BCT)的马氏体。根据冷却钢的速率,会有一部分钢仍为奥氏体(通常为0-40%),因此称为残余奥氏体。
奥氏体的结构比铁素体还有马氏体的结构都要大,如果在转变过程中有残余奥氏体存在,随着时间的延长,产品中的残余奥氏体会转变为其他相体,这些变化会导致产品的形状发生改变。此外,其他的物理性能,如硬度和强度,都会随着不同相体的转变而发生变化,这些变化最终会影响到产品的使用寿命。
X射线衍射法来测量残余奥氏体的百分比含量
X射线衍射法可以准确测定钢热处理后残余奥氏体的含量,能够为钢铁热处理过程控制提供可靠保证,提高产品质量。
X射线衍射法是目前为止测量钢体中残余奥氏体含量最准确的方法。根据ASTM E975-03的X射线测量钢中残余奥氏体近晶体随机取向的标准方法,ARE X这款仪器能够很轻松检测出钢体中残余奥氏体的含量。
由于奥氏体相结构与其他相的结构不同,在不同的测试点,奥氏体会产生于铁素体和马氏体不同的衍射峰值。钢中相的总数和与其衍射峰值的强度成正比。简单来说,残余奥氏体总的含量与奥氏体峰值的强度和其他相峰值强度比有关。我们利用X射线衍射仪采集四个衍射峰值来确定残余奥氏体的浓度,两个分别是铁素体和马氏体,两个是奥氏体。通过四个峰值强度的对比可以获得样品中残余奥氏体的百分比含量。
ARE X衍射仪可以测量奥氏体(220)(311)、铁素体(200)(211)的衍射峰值强度,并分别提供四个奥氏体/铁素体的峰值强度比。通过多衍射峰测量方式能够减少晶体优化取向的带来的影响,同时对检测到的碳化物干扰加以计算。
样品制备
标准的金相湿研磨和抛光方法,表面抛光: 由碳化硅或氧化铝砂纸 600 到 80 目;
表面研磨: 6 到 0.2 μ m 的金刚石或氧化铝瓷。
ARE X衍射仪技术参数
X射线发生器
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输出功率
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3KW
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输出稳定性
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<0.01% (电源供给10%的波动)
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输出电压
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60KV
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输出电流
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60mA
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电压步宽
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0.1KV
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电流步宽
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0.1mA
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波动
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0.03% rms < 1kHz, 0.75% rms > 1kHz
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预热与电路
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自动预热和斜坡控制电路
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输入电压
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230 V +/- 10%, 50 或60 Hz, 单相
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X射线光管
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光管类型
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玻璃(可选陶瓷),Mo靶材,细焦斑(可根据要求选其他型号)
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焦斑尺寸
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0.4 x 8 mm FF (可选0.4 x 12 mm LFF;
1 x 10 mm NF)
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准直
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单毛细管准直器:直径1 - 2毫米
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输出电压
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3KV
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测角仪
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配置
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垂直测角仪
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扫描角范围
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27° < 2θ< 40°
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角准确度
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± 0.001°
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样品台
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尺寸
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110 mm x 150 mm
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探测器
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类型
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高分辨率,带直接耦合(微米)光纤输入的X射线数码摄像仪和带制冷CCD
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机体
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尺寸
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658 mm X1059 mm X762 mm
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X射线泄露量
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< 1 mSv/年 (按照国际准则充分安全屏蔽)
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处理单元
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计算机类型
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个人计算机
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控制对象
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X射线发生器、探测器和数据库
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基本数据处理
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建立校准曲线,残余奥氏体计算
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仪器特性
符合国际标准:ASTM E975-03
使用精密的自动反馈控制电路获得极高的X射线发生器稳定性。
自动调整高电压与电流输出脉动值。
大功率、优质的玻璃(陶瓷)X 射线管,电压可至60KV。
高聚焦单毛细管准直器。
2θ角度范围:27 to 40°。
样品台尺寸:110 mm x 150 mm。
高分辨率CCD探测器。
采集时间:小于5分钟。
双安全防辐射电路模块。
自带校准。
安装要求
电气系统
输入电源:230 V +/- 10%, 50 或60 Hz, 单相
输入电流:40A
主保险丝:32A
功率消耗:5KVA
接地端子:6 mm2
电压波动范围:<10%
冷却水
流速:4L/min
压强:6帕
入口温度:35℃(根据霜点)
如果流速低于4L/min,保护X射线管的安全电路就会被激活,停止X射线的发射电路工作,如果流速无法满足,可以额外添加水冷却装置。
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