[发明专利]一种钢中夹杂物原位统计分布的表征方法及系统

说明书

本发明公开了一种钢中夹杂物原位统计分布的表征方法及系统，包括：对待测试样进行预处理，获取平滑光洁的检验面；将铝箔粘贴在待测试样的一端，通过扫描电镜，评估待测试样中夹杂物的类别及尺寸范围；通过扫描电镜及能谱附件，获取夹杂物的化学组成、形态学及坐标位置数据；通过对化学组成、形态学及坐标位置数据进行解析，获得夹杂物的尺寸和数量的原位统计分布结果；本发明结合夹杂物表征扫描电镜法和原位分析法数据解析的优势，具有分析视场大、统计信息全、评价结果直观的优点。

技术领域

本发明涉及钢铁材料分析测试技术领域，尤其涉及一种钢中夹杂物原位统计分布的表征方法及系统。

背景技术

钢中夹杂物一般是在冶炼和浇注过程中产生或混入的非金属相，是一些金属元素与非金属元素反应而产生的化合物。钢中夹杂物对材料的性能有着非常重要的影响，尤其是大尺寸夹杂物会严重影响钢的疲劳性能、持久性能等。近年来，随着钢的洁净度控制技术的发展、高端装备制造业对钢材国产化的迫切需要以及企业对高品质钢需求的不断增加，对钢中夹杂物的含量及尺寸水平提出了更高的要求，因此，有必要发展夹杂物的精细表征技术满足夹杂物工艺控制和产品检测评价需求。

钢中夹杂物检测常用的方法有：电解萃取-能谱分析法、金相显微评级法、原位分析法和扫描电镜法。电解萃取-能谱分析法可获得夹杂物的类型、形状及统计数量等，但其分析周期长、效率低、人为误差大；金相显微评级法可以对视场内的夹杂物从类型、形状方面进行定性观察评级，难以用于较大试样中多视场夹杂物定量检测，尤其是无法快速获得夹杂物数量、尺寸等准确信息；原位分析法采用火花光谱或激光光谱进行夹杂物检测，可获得待测试样大尺寸范围不同位置夹杂物粒度和类型分布，但该方法对细小夹杂物检测的精度较低、受制于光谱仪器分析通道限制，检测夹杂物类型有限，难以满足现有高品质钢和洁净度控制技术下夹杂物精细表征的需求；扫描电镜法可获得钢中细小夹杂物类型、尺寸及形态的统计结果，已然成为夹杂物检测的一种热门分析手段，然而该方法聚焦于待测试样整个分析区域的统计结果，缺乏与夹杂物位置相关的原位分布解析，难以与工艺过程有效关联。

综上所述，仍缺少一种钢中夹杂物类型、尺寸、数量原位分布的精确定量统计表征方法应用于冶金工艺过程夹杂物控制的关联解析。因此，需要开发一种针对上述现有技术不足的表征技术方案。

发明内容

为了现有的技术问题，本发明的目的是提供一种钢中夹杂物原位统计分布的表征方法，结合现有扫描电镜法和原位分析法数据解析的优势，以实现对待测试样与冶金工艺位置相关的夹杂物类别、尺寸、数量分布的统计分布解析，以满足冶金工艺夹杂物控制及优化。

为了实现上述技术目的，本发明提供了一种钢中夹杂物原位统计分布的表征方法，包括以下步骤：

对待测试样进行预处理，获取平滑光洁的检验面；

将铝箔粘贴在待测试样的一端，通过扫描电镜，评估待测试样中夹杂物的类别及尺寸范围；

通过扫描电镜及能谱附件，获取夹杂物的化学组成、形态学及坐标位置数据；

通过对化学组成、形态学及坐标位置数据进行解析，获得夹杂物的尺寸和数量的原位统计分布结果。

优选地，在对待测试样进行预处理的过程中，待测试样包括铸态、轧态、锻态、热处理态的钢材，其中，钢材包括板状、柱状、棒状、管状。

优选地，在对待测试样进行预处理的过程中，待测试样沿着热加工方向取样，覆盖原试样的中心至边缘位置。

优选地，在评估待测试样中夹杂物的类别的过程中，夹杂物的类别包括非金属元素夹杂物、金属元素夹杂物；

非金属元素杂物包括氧化物、硫化物、氧硫复合、碳氮化物及其它夹杂物；

金属元素杂物包括含Al夹杂物、含Mg夹杂物、含Ca夹杂物、含Mn夹杂物、含Ti夹杂物。