1. От макроскопска гледна точка, как можем първоначално да определим еднородността на тъканите чрез визуална проверка или при слабо увеличение?
Декапираща инспекция (инспекция с ниско увеличение): Най-разпространеният макроскопски метод. Проба се изрязва и гравира с гореща киселина (като разтвор на солна киселина). Поради нехомогенност в микроструктурата, причинена от химическа сегрегация, порьозност или агрегация на включвания, след киселинно ецване ще се появят различни нюанси на цвета, линии на потока или петна.
Хомогенна микроструктура: Гравираната повърхност трябва да има равномерен сивкаво-бял или светлосив цвят, с плътна макроструктура и без очевидни тъмни петна, ярки линии или порьозност.
Нехомогенна микроструктура: Ако се наблюдава видима ивична сегрегация (редуващи се черни и бели ивици), централна сегрегация (тъмна ивица в центъра на плочата) или ярки бели ивици (локализирани съставни аномалии), това показва сериозна нехомогенност в химическия състав или структурата на втвърдяване на стоманената намотка.
Наблюдение на повърхността на фрактурата: Пробата се пробива или счупва и се наблюдава морфологията на фрактурата.
Повърхността на счупване на хомогенна микроструктура обикновено е равномерно влакнеста (дуктилна фрактура).
Ако върху повърхността на фрактурата се появят кристални фасети (кремък) или бели петна, може да има едри зърна или натрупване на включения, което води до локализирана чупливост.
2. Какво конкретно определя еднородността на микроструктурата (металографска)? Как се оценява еднородността на зърното?
Еднородност на размера на зърното: Това е най-важният показател.
Идеално състояние: Размерът на зърното в зрителното поле трябва да бъде основно еднакъв, показващ равноосна кристална форма, а разпределението на размера трябва да бъде концентрирано. Съгласно стандартите ASTM E112, ако по-голямата част от зърната са концентрирани в рамките на 2-3 съседни нива (напр. главно ниво 8, с малък брой нива 7 и 9), това може да се счита за еднородно.
Нехомогенно състояние (смесени зърна): Ако едри зърна (напр. ASTM ниво 5) и фини зърна (напр. ASTM ниво 10) присъстват едновременно в зрителното поле, това се нарича смесена зърнеста структура. Това е основно табу при дълбокото изтегляне, което води до неравномерна деформация и висока чувствителност към напукване.
Еднородност на разпределението на фазите: За дву{0}}фазна стомана (ферит + мартензит) или многофазна стомана.
Идеално състояние: Твърдата фаза (мартензит/бейнит) трябва да бъде равномерно и дифузно разпределена върху меката феритна матрица, образувайки мрежа или островна структура, вместо да се агломерира или да изглежда като удължени ивици.
Не{0}}еднородно състояние: Ако мартензитът е разпределен на ленти или няма мартензити в някои области и голямо количество мартензити в други, това показва, че има микро-сегрегация на легиращи елементи (като Mn и C), което води до асинхронна фазова трансформация.
3.Какво е лентова тъкан? Как нарушава хомогенността на тъканите?
Определение: Под микроскоп феритът и перлитът (или други микроструктури) са разпределени в паралелни, редуващи се ивици по посоката на търкаляне на стоманата, подобно на дървесни пръстени.
Причини: Предимно поради дендритна сегрегация по време на втвърдяването на стоманения блок. Между дендритите се натрупват легиращи елементи (особено манган и фосфор). По време на горещо и студено валцуване, тези обогатени и изчерпани области се удължават, образувайки химически диференцирани ленти. По време на последващо охлаждане или отгряване тези области с различен състав се трансформират в различни микроструктури.
Вредни ефекти:
Анизотропия: Води до значителни разлики в механичните свойства на материала в напречна и надлъжна посока, особено значително намаляване на напречната пластичност и якост.
Образуване на пукнатини: Лесно се образуват пукнатини по границата между феритни и перлитни ленти по време на огъване или дълбоко изтегляне.
Критерии за оценка: Оценка съгласно стандартите GB/T 13299 или ASTM E1268. В промишлеността лентите обикновено се изискват да бъдат по-малко или равно на 2 (колкото по-ниско, толкова по-добре). За висок-качествени стоманени листове за автомобили обикновено се изисква премахване на лентата или по-малко от или равно на 1.
4. Освен размера на зърното и микроструктурата, как можем да наблюдаваме еднородността на състава (микросегрегация)?
Микроанализ с електронна сонда (EPMA) или енергийно-дисперсионна спектроскопия (EDS): Това е най-директният метод. Сканирането на повърхността на пробата с електронен лъч генерира карти на повърхностното разпределение на специфични елементи (като Mn, Si, P, Cr).
Хомогенна микроструктура: Картата на разпределението на елементите показва равномерен цвят без очевидни точки на концентрация или зони с ивична концентрация.
Нехомогенна микроструктура: Ако се наблюдават очевидни ивици на сегрегация на манган (тъмен цвят и вид на ивици) или фосфорът е обогатен по границите на зърната (ненормално ярък цвят по границите на зърната), това е пряко доказателство за микроскопична нехомогенност на състава.
Метод на вдлъбнатина на микротвърдостта: Това индиректно преценява микроструктурата чрез тестване на нейната микротвърдост. Ред от точки на твърдост е вдлъбнат в микро-областта (на стъпки от 10-50 микрометра).
Ако стойностите на твърдостта варират значително (напр. висока твърдост в разделителните ленти и ниска твърдост в обеднените зони), това показва значителни разлики в състава или микроструктурата в рамките на този микро-регион, което води до лоша хомогенност.
5.Как да оценим равномерността на разпределението на не-металните включвания?
Метод на оценка: Наблюдавайте морфологията и разпределението на включванията под микроскоп (обикновено 100x) в съответствие с националните стандарти (като GB/T 10561, еквивалентен на ISO 4967) или стандартите ASTM E45.
Ключови точки за оценка:
Идентификация на типа: Правете разлика между клас A (сулфиди), клас B (алуминиев оксид), клас C (силикати), клас D (сферични оксиди) и клас DS (включвания на големи единични -частици).
Финост и количество: Статистически класифицирайте фиността и грубостта на всеки тип включване. Колкото по-нисък е номерът на класа, толкова по-малко и по-малки са включванията.
Морфология на разпространение:
Униформа: Включванията са малки, разпръснати и количеството е приблизително еднакво във всяко зрително поле.
Не-еднородно: Верижно-подобно (включванията от клас B са разпределени във формата на перли) или агрегиране на големи частици (клас DS). Веригата-като алуминиевия оксид, по-специално, може сериозно да разкъса металната матрица, предизвиквайки пукнатини по време на щамповане.
Идеална цел: За високо{0}}качествени студено{1}}валцовани рулони (като автомобилни панели и DI материали) обикновено се изисква нивото на различни включвания (особено крехките типове B и D) да е по-малко или равно на 1,5 или 1,0 и не трябва да има груби включвания.