1. З макроскопічної точки зору, як ми можемо спочатку визначити однорідність тканини шляхом візуального огляду або при малому збільшенні?
Перевірка травлення (перевірка при малому збільшенні): найпоширеніший макроскопічний метод. Зразок вирізають і травлять гарячою кислотою (наприклад, розчином соляної кислоти). Через неоднорідність мікроструктури, спричинену хімічною сегрегацією, пористістю або агрегацією включень, після кислотного травлення з’являться різні відтінки кольору, лінії потоку або плями.
Однорідна мікроструктура: витравлена поверхня має мати рівномірний сірувато-білий або світло-сірий колір із щільною макроструктурою та без явних темних плям, яскравих ліній або пористості.
Неоднорідна мікроструктура: якщо спостерігається видима смугаста сегрегація (чорні та білі смуги, що чергуються), центральна сегрегація (темна смуга в центрі пластини) або яскраві білі смуги (локалізовані аномалії композиції), це вказує на серйозну неоднорідність хімічного складу або структури затвердіння сталевого рулону.
Спостереження за поверхнею зламу: зразок пробивають або ламають, і спостерігають за морфологією зламу.
Поверхня зламу однорідної мікроструктури, як правило, рівномірно волокниста (пластичний злам).
Якщо на поверхні зламу з’являються кристалічні грані (кремінь) або білі плями, можуть бути присутніми грубі зерна або скупчення включень, що призводить до локальної крихкості.
2. Чим конкретно визначається однорідність мікроструктури (металографічна)? Як оцінюють однорідність зерна?
Однорідність розміру зерна: це найважливіший показник.
Ідеальний стан: розмір зерен у полі зору має бути в основному рівномірним, мати рівновісну форму кристала, а розподіл розмірів має бути зосередженим. Відповідно до стандартів ASTM E112, якщо переважна більшість зерен зосереджена в межах 2-3 суміжних рівнів (наприклад, переважно рівень 8, з невеликою кількістю рівнів 7 і 9), це можна вважати однорідним.
Неоднорідний стан (змішані зерна): якщо в полі зору одночасно присутні великі зерна (наприклад, ASTM рівень 5) і дрібні зерна (наприклад, ASTM рівень 10), це називається змішаною зернистою структурою. Це головне табу при глибокій витяжці, що призводить до нерівномірної деформації та високої схильності до розтріскування.
Рівномірність розподілу фаз: для дво{0}}фазної сталі (ферит + мартенсит) або багатофазної сталі.
Ідеальний стан: тверда фаза (мартенсит/бейніт) має бути рівномірно та дифузно розподілена на м’якій феритовій матриці, утворюючи сітку чи острівну структуру, а не агломеруючи або виглядаючи у вигляді подовжених смуг.
Не-однорідний стан: якщо мартенсит розподілено смугами або в одних областях немає мартенситів, а в інших — велика кількість мартенситів, це вказує на наявність мікро-сегрегації легуючих елементів (таких як Mn і C), що призводить до асинхронного фазового перетворення.
3.Що таке стрічкова тканина? Як це порушує однорідність тканини?
Визначення: під мікроскопом ферит і перліт (або інші мікроструктури) розподіляються паралельно, чергуються смуги вздовж напрямку прокатки сталі, подібно кільця дерев.
Причини: головним чином через дендритну сегрегацію під час затвердіння сталевого злитка. Між дендритами накопичуються легуючі елементи (особливо марганець і фосфор). Під час гарячої та холодної прокатки ці збагачені та збіднені ділянки подовжуються, утворюючи хімічно диференційовані смуги. Під час подальшого охолодження або відпалу ці області з різним складом перетворюються на різні мікроструктури.
Шкідливі ефекти:
Анізотропія: призводить до значних відмінностей у механічних властивостях матеріалу в поперечному та поздовжньому напрямках, особливо до значного зниження поперечної пластичності та в’язкості.
Формування тріщин: тріщини легко утворюються вздовж межі розділу між смугами фериту та перліту під час згинання або глибокої витяжки.
Критерії оцінки: Рейтинг відповідно до стандартів GB/T 13299 або ASTM E1268. У промисловості смуги зазвичай повинні бути менше або дорівнювати 2 (чим нижче, тим краще). Для високоякісних автомобільних сталевих листів, як правило, необхідно виключити смугу або менше або дорівнювати 1.
4. Крім розміру зерна та мікроструктури, як ми можемо спостерігати однорідність складу (мікросегрегація)?
Електронно-зондовий мікроаналіз (EPMA) або енергодисперсійна спектроскопія (EDS): це найбільш прямий метод. Сканування поверхні зразка електронним променем генерує карти поверхневого розподілу певних елементів (таких як Mn, Si, P, Cr).
Гомогенна мікроструктура: карта розподілу елементів показує рівномірний колір без очевидних точок концентрації або смугастих зон концентрації.
Неоднорідна мікроструктура: якщо спостерігаються явні смуги сегрегації марганцю (темний колір і смугастий вигляд) або фосфор збагачений на межах зерен (ненормально яскравий колір на межах зерен), це є прямим доказом мікроскопічної неоднорідності складу.
Метод вдавлення мікротвердості: це опосередковано оцінює мікроструктуру шляхом перевірки її мікротвердості. Рядок точок твердості врізано в мікро-області (з кроком 10-50 мікрометрів).
Якщо значення твердості сильно коливаються (наприклад, висока твердість у смугах поділу та низька твердість у збіднених областях), це вказує на значні відмінності в складі чи мікроструктурі в межах цієї мікро-області, що призводить до поганої однорідності.
5. Як оцінити рівномірність розподілу неметалевих включень?-
Метод оцінки: спостерігайте за морфологією та розподілом включень під мікроскопом (зазвичай 100x) відповідно до національних стандартів (таких як GB/T 10561, еквівалент ISO 4967) або стандартів ASTM E45.
Ключові моменти оцінювання:
Ідентифікація типу: розрізняйте клас A (сульфіди), клас B (оксид алюмінію), клас C (силікати), клас D (сферичні оксиди) і клас DS (великі одночастинкові-включення).
Тонкість і кількість: Статистично класифікуйте тонкість і крупність кожного типу включень. Чим менше номер класу, тим менше і дрібніші включення.
Морфологія поширення:
Рівномірний: включення дрібні, розсіяні, їх кількість приблизно однакова в будь-якому полі зору.
Не-однорідний: ланцюгоподібний- (включення класу B розподіляються у формі бісеру) або велика агрегація частинок (клас DS). Ланцюг-як глинозем, зокрема, може сильно розірвати металеву матрицю, викликаючи тріщини під час штампування.
Ідеальна ціль: для високо{0}}якісних-холоднокатаних рулонів (таких як автомобільні панелі та DI матеріали) зазвичай вимагається, щоб рівень різноманітних включень (особливо крихких типів B і D) був меншим або дорівнював 1,5 або 1,0, і не повинно бути грубих включень.