[发明专利]一种观察含硼钢中BN析出行为的方法

说明书

技术领域

本发明属于冶金技术领域，具体涉及一种观察含硼钢中BN析出行为的方法。

背景技术

含硼钢是以硼为主要合金元素的钢，极少量的硼元素(5×10^-6～30×10^-6)可显著提高钢的淬透性，能够在降低生产成本的同时改善钢材的综合性能。在钢铁行业微利、甚至亏损的情况下，高性能、低成本的含硼钢尤其受到钢铁企业的青睐。但B的加入会增加钢的裂纹敏感性，提高连铸坯中间裂纹以及表面裂纹的发生率。为了明确钢中硼的存在形式，目前主要采用化学分析、透射电镜、金属原位分析仪、二次离子质谱仪和拉曼光谱等方法研究含硼钢铸坯冷态下的硼元素存在形式，并通过热力学计算分析了钢中B含量的析出行为特征。由于上述方法对含硼钢中BN的形成过程难以进行直接有效观测，以致对含硼钢铸坯裂纹形成机理不明确，因此含硼钢铸坯裂纹问题成为当前生产企业所面临的共性问题。

发明内容

本发明提供了一种观察含硼钢中BN析出行为的方法，旨在为实现对含硼钢中BN的析出行为进行有效观测，便于研究含硼钢中硼元素对其裂纹敏感性的影响机理。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种观察含硼钢中BN析出行为的方法，包括以下步骤：

(1)试样制备：采用线切割的方式制备试样；

(2)装样：将(1)中制备的试样放入氧化铝坩埚中，且置于高温激光共聚焦显微镜的加热炉中，进行抽真空后持续充入惰性气体；

(3)样品加热：试样在高温激光共聚焦显微镜的加热炉中加热至终点温度T1，保温一定时间t1后冷却至目标温度T2，保温一定时间t2后冷却至室温；

(4)BN析出过程观察：在高温激光共聚焦显微镜进行原位观察后，采用光学显微镜找到试样原观察位置，并采用扫描电镜对原位置析出物的成分进行确定以及对其尺寸进行测量。

进一步，所述的观察含硼钢中BN析出行为的方法中，试样制备过程中将试样加工成直径5～8mm，高2.5～3.5mm的圆柱形状，经磨抛后，保持试样上下表面光洁平行，并将试样的表面进行乙醇清洗。

进一步，所述的观察含硼钢中BN析出行为的方法中，所述的样品加热至终点温度为1400℃，加热过程中试样加热速率为1℃/s～5℃/s，冷却至目标温度的过程中冷却速率≤20℃/s。

与现有技术相比较，本发明至少具有如下有益效果：

本发明提供的观察含硼钢中BN析出行为的方法，利用高温激光共聚焦显微镜能够清楚、直接的观察含硼钢中BN的析出过程，采用光学显微镜对冷却至室温下的样品原高温激光共聚焦显微镜所观察的区域进行标记，结合扫描电镜对观察区域的析出物进行成分与尺寸的分析，可以准确有效地掌握含硼钢中BN的析出行为特征，为含硼钢裂纹敏感性机理研究和控制含硼钢连铸坯裂纹提供依据。

附图说明

图1为本发明专利方法提供的温度制度示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合具体实施例对本发明进一步详细说明。

实施例1

1℃/s加热至1400℃，以5℃/s冷却至950℃保温条件下的BN析出行为观测。

具体步骤如下：首先从铸坯上采用线切割切取直径8mm，高3.5mm的圆柱样，进行磨抛处理，经磨抛后，保持试样上下表面光洁平行，并将试样的表面进行乙醇清洗；将已制备的试样放入氧化铝坩埚中，且置于高温激光共聚焦显微镜的加热炉中，进行抽真空后持续充入惰性气体氩气。然后将试样按照图1所示的温度曲线在高温激光共聚焦显微镜中进行升温、保温、和降温。试样从室温以1℃/s的速率加热至1400℃，并保温10min。之后以5℃/s的冷却速率降至950℃并保温10min，后以5℃/s的冷却速率冷却至室温。在高温激光共聚焦显微镜进行原位观察后，采用光学显微镜找到试样原观察位置，并采用扫描电镜对原位置析出物的成分进行确定以及对其尺寸进行测量，实验条件及结果如表1所示。

实施例2

5℃/s加热至1400℃，以5℃/s冷却至950℃保温条件下的BN析出行为观测。