[发明专利]测量复杂微观组织结构钢的有效晶粒尺寸的方法

说明书

技术领域

本发明涉及晶粒尺寸测量领域，具体涉及一种测量复杂微观组织结构钢的有效晶粒尺寸的方法。

背景技术

为了提高材料的强韧性，常常将钢铁材料设计成具有多种相态或者多种组织类型复合的复杂微观组织结构。材料中软相和硬相分别保证材料良好的塑性和强度，软硬相相互配合，利用组织中大量的可动位错和迂回曲折的晶界，使得材料具有良好的止裂性能。由于这类材料中各类组织特征不明显，晶粒形状很不规则，晶界不清晰，晶粒轮廓难以辨别，给这类材料的组织分类和晶粒尺寸的测量带来了很大的困难。另一方面，利用形貌单元定义的晶粒尺寸与性能的关联性不好，传统方法测得的晶粒尺寸已经不能表征此类材料的组织特征。正是由于这类钢铁材料组织的多样性和复杂性，传统的定量技术已经不能满足其要求。

由于具有复杂微观组织结构钢优良的综合性能，近年来在油气输送管线工程，高空建筑用钢领域以及船舶耐候用钢等领域得到了越来越多的应用，需要提出这类钢材的组织表征参数，特别是与其强度，塑性和韧性密切相关的“有效晶粒尺寸”，以满足具有复杂微观组织结构钢的研究开发、质量检测评价和质量控制需求。

发明内容

为了解决以上技术问题，本发明提供一种测量复杂微观组织结构钢的有效晶粒尺寸的方法，该方法填补了现有技术中对复杂微观组织结构钢有效晶粒尺寸阀值预测方法的空白，解决了复杂微观组织结构钢因组织的多样性和复杂性导致的有效晶粒尺寸阀值难以测量的问题。

该方法通过如下技术方案实现：

一种测量复杂微观组织结构钢的有效晶粒尺寸的方法，包括如下步骤：

通过EBSD采集晶体衍射花样；

通过所述晶体衍射花样测量晶界取向差，绘制晶界取向差角度分布曲线图；

根据所述晶界取向差角度分布曲线图计算有效晶粒尺寸阀值；

测量有效晶粒尺寸阀值之间的横截间距和纵截间距，对测量出的间距数据进行统计处理，得到有效晶粒尺寸阀值取向差之间的平均间距即为测量材料的有效晶粒尺寸。

在上述技术方案中，所述根据所述晶界取向差角度分布曲线图计算有效晶粒尺寸阀值的步骤如下：

当晶界取向差分布曲线符合取向随机分布曲线时，则晶界取向差角度临界值15°为有效晶粒尺寸的阀值；

当晶界取向差分布曲线偏离随机分布曲线并在15°之前出现取向差角度分布的高峰时，根据取向差分布高峰出现的频率，选取对应频率下的取向差角度，即为织构造成的取向差集中的值，然后根据此取向差集中的值选择有效晶粒尺寸的阀值；

当晶界取向差分布曲线偏离随机分布曲线并在15°之前出现取向差角度分布的高峰且20～45°取向差角度分布较低时，则根据材料断口解理面单元和对裂纹扩展路径上出现转折处的晶界值确定有效晶粒尺寸阀值；

在上述技术方案中，根据材料断口解理面单元和对裂纹扩展路径上出现转折处的晶界值确定有效晶粒尺寸阀值的步骤如下：

步骤1：对分析对象材料进行低温夏比冲击试验，得到材料脆性断裂的断口；

步骤2：采用EBSD对断口的裂纹扩展路径进行分析，获得分布于裂纹两侧的晶粒取向差，并建立裂纹两侧晶粒取向差角度分布表；

步骤3：根据断口晶粒取向的晶界对比衬度图和取向差角度分布表中对应的不同晶粒取向差角度，分析裂纹两侧晶粒对裂纹扩展的影响；

裂纹发生偏折时对应的晶粒取向差角度的最小值即为有效晶粒尺寸评定的阀值。

在上述技术方案中，所述低温夏比冲击试验在-160～-200℃温度下，根据GB/T229-20074标准进行。

在上述技术方案中，所述测量有效晶粒尺寸阀值之间的横截间距和纵截间距的截线次数取最小截线次数。

在上述技术方案中，所述最小截线次数是以符合有效晶粒尺寸阀值要求的最小晶粒尺寸作为截线间距得到的截线次数。

一种测量复杂微观组织结构钢的有效晶粒尺寸的装置，包括：

采集模块，通过EBSD采集晶体衍射花样；

绘制模块，通过所述晶体衍射花样测量晶界取向差，绘制晶界取向差角度分布曲线图；

计算模块，根据所述晶界取向差角度分布曲线图计算有效晶粒尺寸阀值；

测量模块，测量有效晶粒尺寸阀值之间的横截间距和纵截间距；

统计模块，对测量出的间距数据进行统计处理，得到有效晶粒尺寸阀值取向差之间的平均间距即为测量材料的有效晶粒尺寸。