[发明专利]一种球墨铸铁金属材料冲击断裂前后原位组织分析方法

说明书

技术领域

本发明属于金相学领域，尤其涉及一种研究球墨铸铁在不同温度下冲击断裂前后的显微组织金相观察、分析方法。

背景技术

原位追踪观察无疑能够为研究显微组织演化过程提供直接的、高对比性的实验结果。例如利用安装有拉伸台的扫描电子电镜进行的原位观察是原位分析的有效方法。但是，对于摆锤式夏比缺口冲击试验而言，由于试验条件的限制，目前没有类似原位拉伸试验的原位冲击试验装置。因此，在研究冲击断裂的过程中，需要一种适用范围广、操作简单并且可靠性高的原位组织分析方法。

发明内容

本发明提供一种用于球墨铸铁金属材料冲击断裂的原位金相组织分析方法：将球墨铸铁冲击试样V型缺口的两个侧面进行粗磨、细磨、抛光、腐蚀后，在显微镜下观察，选取V型缺口附近的典型区域，在其中心打显微硬度压痕作为标记，并进行拍照保存。然后在20℃~-80℃不同温度条件下进行夏比缺口冲击试验。最后结合显微硬度压痕及周围石墨球形貌特征来获得冲击前后同一区域的显微组织照片，从而实现对冲击前后球墨铸铁组织细节变化的对比分析，所述方法的具体操作步骤是：

1.     制样：制取尺寸为10×10×55mm的V型缺口球墨铸铁冲击试样，将V型缺口的两个侧面进行粗磨、细磨、抛光、腐蚀；

2.     冲击试验前原位标记：将腐蚀后的试样放在可视显微硬度计下观察，选取V型缺口附近的典型区域，在其中心打显微硬度压痕作为标记，并进行拍照保存；

3.     对冲击断裂前试样组织进行观察记录：采用扫描电镜对V型缺口附近典型区域进行拍照保存；

4.     低温冲击试验：将试样放入不同低温槽中，采用液氮进行制冷降温，在20℃~-80℃不同温度条件下进行冲击试验；

5.     对冲断后试样进行观察分析：在扫描电镜下观察冲断后试样组织形貌特征。首先，采用低倍显微镜寻找显微硬度压痕的标记；然后在高倍显微镜下观察，选取典型视场拍照。需要结合显微硬度压痕及周围石墨球形貌特征来确保冲击前后选取的照片为同一区域；

6.     对比观察分析：对冲击断裂前后试样进行原位观察分析，对比分析冲击前后球墨铸铁材料组织细节的变化情况。

附图说明

图1为冲击前试样照片；

图2 -20℃时冲断后原位照片；

图3冲击断裂后石墨球周围铁素体基体中的位错滑移带。

具体实施方式

以QT400-18L铁素体球墨铸铁为例：

将QT400-18L球墨铸铁按常规方法制备V型缺口冲击试样，对试样含有V型缺口的两个侧面进行粗磨、细磨，并经过研磨膏抛光、4%硝酸酒精腐蚀后，在显微镜下观察样品，选取V型缺口附近目标显微组织区域。利用维氏显微硬度计以0.2kgf的载荷在目标区域制造压痕标记。采用扫描电镜对目标区域进行拍照。将拍照后的样品放入低温槽中，用液氮降至所需试验温度（以-20℃为例），保温15至20分钟后，迅速取出试样，并在摆锤式冲击试验机下进行夏比缺口冲击试验。将断裂后的冲击试样在扫描电镜下观察，寻找标记压痕的目标显微组织区域，得到冲击断裂前后原位对比照片，从图1和图2中可以观察到冲击断裂前后无论是石墨球内部还是石墨周围基体均发生了明显的变化，此外还可以观察到冲击断裂后石墨球周围铁素体基体中的位错滑移带的微观组织特征，如图3所示。