分享：突破先機(jī)，揭秘鋼鐵夾雜物檢測(cè)新技術(shù)

隨著時(shí)代的進(jìn)步，對(duì)于材料的要求也越來越高。就金屬材料而言，提高鋼鐵的冶煉質(zhì)量，改善夾雜物大小、數(shù)量及分布，可以提高金屬材料的品質(zhì)。今天我們有幸采訪到鋼研納克失效分析中心的李云玲老師，一起聊一聊金屬夾雜物的話題。

鋼研納克失效分析中心李云玲 高級(jí)工程師

從事金屬材料微觀表征工作 10 余年，主要研究方向包括金屬構(gòu)件失效分析、斷口分析、微觀表征技術(shù)等。獨(dú)立完成 400 余項(xiàng)材料失效分析案例。完成的典型項(xiàng)目有：某型號(hào)艦艇動(dòng)力系統(tǒng)部件失效原因分析、高鐵車輪裂紋原因分析、核電乏燃料池不銹鋼壁附著物分析、國電逆流變部件失效原因分析、合成氨設(shè)備焊接裂紋分析等。大型失效分析項(xiàng)目的完成，為國防設(shè)備可靠性提供了技術(shù)支持，挽回了客戶大量經(jīng)濟(jì)損失，得到企業(yè)的多次好評(píng)。相關(guān)工作成果多次在全國鋼鐵材料掃描電鏡圖像競(jìng)賽及金相比賽中獲獎(jiǎng)，在國外 SCI、EI、中文核心等期刊上發(fā)表論文 20 余篇，參與起草修訂多個(gè)團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)，如《鋼中夾雜物的自動(dòng)分類和統(tǒng)計(jì)掃描電鏡能譜法》（T/CSTM 00346-2021）、《鋼中晶粒尺寸測(cè)定 高溫激光共聚焦顯微鏡法》（T/CSTM 00799-2023）、《材料實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)掃描電鏡圖片要求》（T/CSTM 00795-2022）等。

Q1

PHENOM

李老師您好，夾雜物對(duì)金屬材料的危害是什么呢？為什么要做金屬夾雜物分析呢？

李云玲老師

新時(shí)代發(fā)展對(duì)鋼材綜合性能要求日趨嚴(yán)格，鋼的質(zhì)量指標(biāo)一般包括冶煉質(zhì)量指標(biāo)（化學(xué)成分、非金屬夾雜物、晶粒度等）、性能質(zhì)量指標(biāo)（力學(xué)性能、工藝性能焊接、淬透、冷彎等）。非金屬夾雜物危害：引起質(zhì)量缺陷，如裂紋、偏析；降低鋼材性能，如沖壓開裂、疲勞斷裂。

Q2

PHENOM

那么李老師，這些金屬夾雜物是怎么產(chǎn)生的呢？

李云玲老師

這個(gè)鋼中夾雜物來源主要是兩種：

內(nèi)生夾雜物：尺寸比較小，和OSN 的冶煉工藝是相關(guān)的，這類是不可避免的，但是可以通過工藝的調(diào)控來改善分布。

外來夾雜物：比如來自爐渣，耐火料等，這種夾雜物尺寸大，分布無規(guī)律，但是通過提高冶煉工藝是可避免的。

Q3

李老師，那么對(duì)于夾雜物是怎么分類的呢，標(biāo)準(zhǔn)是什么？

A：

李云玲老師

像金屬夾雜物的通用標(biāo)準(zhǔn)是 GB/T 10561，標(biāo)準(zhǔn)里對(duì)夾雜物進(jìn)行了明確的分類：A類（硫化物）、B類（氧化鋁類）、C類（硅酸鹽類）、D（球狀氧化物類）、DS類（單顆粒球狀類），這些不同種類的夾雜物形態(tài)各有特點(diǎn)，特征也有所不同。

Q4

PHENOM

那么這個(gè)夾雜物該怎么去檢測(cè)和分析呢？可以為我們分享一下常用的方法和儀器嗎？

李云玲老師

檢測(cè)方法呢，通常有兩種，一種是金相法，使用光學(xué)顯微鏡，通過顆粒的形態(tài)和顏色深淺，來判定夾雜物的種類。

金相法僅能從形狀尺寸判斷夾雜物類別，隨技術(shù)發(fā)展，當(dāng)今越來越多使用電鏡法表征夾雜物，目前也有相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)：GB/T 30834-2022 鋼中非金屬夾雜物的評(píng)定和統(tǒng)計(jì)掃描電鏡法。

我們使用的這臺(tái)飛納電鏡的鋼鐵夾雜物系統(tǒng) Phenom ParticleX Steel，是基于掃描電鏡的背散射電子探測(cè)器 + 能譜探測(cè)器來進(jìn)行自動(dòng)化的分析和歸類，不僅可以得到每個(gè)顆粒形態(tài)尺寸信息，還可根據(jù)化學(xué)成分進(jìn)行細(xì)分，對(duì)于復(fù)合夾雜物更有說服力。

Q5

PHENOM

李老師，您覺得這個(gè)系統(tǒng)對(duì)您的幫助是什么？這個(gè)系統(tǒng)給出的結(jié)果和光學(xué)顯微鏡有什么區(qū)別？

李云玲老師

報(bào)告里包含的顆粒信息非常詳細(xì)，包括顆粒的尺寸大小，成分信息，并按照定義進(jìn)行分類。還會(huì)給出可視化的圖表，不同尺寸/類別顆粒的占比，比如數(shù)量密度，夾雜物指數(shù)等。這個(gè)系統(tǒng)可以顯示出每一個(gè)夾雜物的形態(tài)和成分信息等，并且能一鍵回溯這個(gè)顆粒。結(jié)合三元相圖，還可以進(jìn)行工藝的優(yōu)化和改進(jìn)。非常方便快捷。

Phenom ParticeX 可以導(dǎo)出詳細(xì)的數(shù)據(jù)報(bào)告