[发明专利]一种铜基铁系合金铸坯的宏观偏析分析方法

说明书

一种铜基铁系合金铸坯的宏观偏析分析方法，包括取样、试样加工、酸洗、低倍组织图获取、图像处理和偏析率分析等步骤。该方法利用低倍金相图像，以局部析出铁相面积为计量值，基于局部区域铁相组织面积比例变化，以及铁相枝晶的个数作为偏析程度考察因素，能够较为客观的获得铜铁合金内铁元素偏析程度，避免化学分析法因为取样点偏移引起偏析结果明显波动情况。由于铁相组织对性能影响更大，因此，本发明的铁相组织面积法得到的偏析程度更具有指导价值。

技术领域

本发明属于金属冶金分析技术领域，具体的说是一种用于铜基铁系合金铸坯宏观偏析分析的方法。

背景技术

针对铁含量为4~50%的铜铁合金，铜基铁合金固液相线温度区间较宽，铁相优先析出，且铁相密度小，在选分结晶和枝晶凝固特征下，铸锭内部铁元素的分布存在显著的差异，进而影响轧制过程和产品性能。目前为止，铜铁合金中这种铁元素的分布差异无法消除。在生产过程中，铁相偏析程度是考察铸坯质量的一个重要指标，铸坯偏析分布的分析对生产工艺控制及提高铸坯质量具有很高的指导价值。

针对成分偏析，在钢铁冶炼铸坯成分偏析的分析方法中，碳偏析常用的方法为：根据铸坯低倍组织金相与偏析标准图比对进行分析，碳偏析主要发生在凝固的中心线区域。

而铜基铁系合金在凝固过程中首先析出的是以铁元素为主的铁相，其次为以铜元素为主的铜基体相，铁相与铜相不互溶。铁相形貌和尺寸在铸坯内部位置不同，存在显著差异，从而影响铸坯内不同位置铁元素含量。实践中发现，直接影响铸坯质量的是先析出的铁相偏析程度，而铁相偏析主要是以铁相枝晶的不均匀分布形成。针对该类型的偏析评估目前无法使用偏析程度图谱进行对比，而且使用定点光谱化学分析时，偏析程度结果随检测位置轻微偏移有很大的波动，造成偏析评估准确率较低，甚至失效。

发明内容

为了解决现有技术中针对铜铁合金铸坯铁元素偏析评估方法失效的技术问题，本发明提供了一种铜基铁系合金铸坯的宏观偏析分析方法，该方法以局部析出铁相面积为计量值，能够较为客观的反映铸坯内部铁元素的偏析位置分布和偏析程度，进而更为准确和有效地对铜基铁系合金凝固铸坯中铁元素的偏析进行评估。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种铜基铁系合金铸坯的宏观偏析分析方法，包括以下步骤：

步骤一、取样

以铜基铁系合金铸坯的凝固界面为分析试样的采集区，从铸坯宽度方向的中心位置切取宽度大于1cm，长度与铸坯凝固界面的长度相同的铸坯块作为试样；

步骤二、试样加工

以铸坯的横截面作为检测面，对步骤一制得试样的检测面进行表面加工处理，使检测面的粗糙度Ra≤1.0μm，且检测面上不存在磨痕和油污；

步骤三、酸洗

使用酸溶液对步骤二加工后的试样进行酸洗，之后，进行冲水和表面吹干，使检测面上无水渍印产生；

步骤四、低倍组织图获取

使用金相显微镜或高倍照相机，沿检测面长度方向上的中轴线均匀间隔10~50mm进行取点拍照，对所得系列照片进行1,2,3……n顺序编号和同步放大处理后，制得n张低倍组织图，备用；

步骤五、图像处理

使用图像处理软件，以每张低倍组织图的图片中心为基准，截取5~10mm边长的正方形作为分析区域图片，制得n张大小一致的待分析组织图，备用；

步骤六、偏析率分析

定义 为每个分析区域点的铁相含量，公式中，i=1,2,3……n，S(Fe_i)为第i张待分析组织图内铁相的面积，S(A_i)为第i张待分析组织图的总面积，N(A_i)为第i张待分析组织图内铁相枝晶的个数；