下载文档原格式
聚焦离子束扫描电镜三维重构夹杂物的形态和分布吴园园;洪慧敏;张珂【摘要】The MnS free‐cutting steel and EH36 electroslag weld zone samples were selected as the research object for the study .The layer‐by‐layer sectioning and imaging of inclusions were firstly conducted using the Auto Slice&View functions of focused ion beam‐scanning electron microscope(FIB‐SEM ) .Then ,the Amira software was used for three‐dimensional reconstruction based on the contrast of inclusions to obtain the morphology and distribution of signal inclusion and composite inclusion in steel materials .T he phase i‐dentification of composite inclusion also combined with the elemental mapping analysis function of electron probe micro‐analyzer(EPMA)and phase analysis function of electron back scattering diffraction(EBSD) . The results showed that the inclusions in MnS free‐cutting steel showed the coexisting distribution of strip type ,spindle shape and ellipsoidal type ,while the composite inclusion in EH36 electroslag weld zone sam‐ple was mainly composed of crystalline Mn2 TiO4 phase and amorphous phase with rich Al ,Ca ,Mg ,Si , Mn and O .Moreover ,these two phases were associated with eachother .The three‐dimensional recon‐struction graph clearly showed the morphology and distribution characteristics of inclusions ,which provid‐ed important basis to study the influence of inclusions on steel properties .%以MnS易切削钢和E H36电渣焊焊缝区样品为研究对象，首先利用聚焦离子束扫描电镜的自动系列切片和成像（Auto Slice ＆ View ）功能对夹杂物进行逐层切片并成像，然后利用A mira软件根据夹杂物的衬度进行三维重构，从而得到钢铁材料中单一夹杂物及复合夹杂物的形态和分布。
实 验 技 术 与 管 理 第37卷 第6期 2020年6月Experimental Technology and Management Vol.37 No.6 Jun. 2020ISSN 1002-4956 CN11-2034/TDOI: 10.16791/ki.sjg.2020.06.059高校仪器Quanta 400F 型扫描电镜的实验教学及开放共享姚丽娟，朱 满，刘翠霞（西安工业大学 材料与化工学院 陕西省光电功能材料与器件重点实验室，陕西 西安 710021）摘 要：该文以大型仪器Quanta 400F 型扫描电镜的管理为例，探讨了如何更高效、更开放地开展高校实验室管理工作。
通过在教学过程中加强与专业科学研究的结合、引入多媒体手段等加深学生对专业理论知识的理解，提升对仪器使用及数据分析的能力，培养学生的独立思考和科研能力。
根据扫描电镜和用户群特点，设计了符合实际的大型设备预约系统，统计出一系列量化指标，有效提高了仪器的使用率和管理水平，取得了良好效果。
关键词：扫描电镜；实验教学；预约系统；开放管理中图分类号：G642.0；F251 文献标识码：A 文章编号：1002-4956(2020)06-0266-03Experimental teaching and opening and sharing of Quanta 400Fscanning electron microscopeYAO Lijuan, ZHU Man, LIU Cuixia(Shaanxi Key Laboratory of Photoelectric Functional Materials and Devices, School of Materials and ChemicalEngineering, Xi’an Technological University, Xi’an 710021, China)Abstract: By taking the management of large-scale instrument of Quanta 400F scanning electron microscope as an example, this paper discusses how to carry out the management of university laboratories more efficiently and openly. Through strengthening the combination with scientific research in the teaching process and introducing the multimedia means to deepen students’ understanding of professional theoretical knowledge, students’ ability to use the instrucments and analyze data is improved and their independent thinking and scientific research ability is trained. According to the characteristics of the scanning electron microscope and user group, a large-scale equipment reservation system is designed, and a series of quantitative indexes are calculated, which effectively improves the utilization rate and management level of the instrument and achieves good results.Key words: scanning electron microscope; experimental teaching; reservation system; open management高校实验室承担着本科的实验教学以及大量科研任务。
钢铁零件渗氮层深度测定和金相组织检验一、引言随着工业化的发展，钢铁材料在各个行业中得到了广泛应用。
而钢铁零件的质量直接关系到机械设备的性能和安全，因此，对钢铁零件进行渗氮层深度测定和金相组织检验就显得尤为重要。
这两项工作可以有效地评估钢铁零件的质量和使用性能，保障设备的正常运行。
本文将对钢铁零件渗氮层深度测定和金相组织检验进行详细介绍。
二、钢铁零件渗氮层深度测定1.渗氮层深度测定的意义钢铁材料在使用过程中需要具备一定的硬度和耐磨性，而渗氮技术可以有效提高钢铁材料的表面硬度和耐磨性。
因此，渗氮层深度测定是评估渗氮工艺效果的重要手段。
通过测定渗氮层的深度，可以了解到渗氮工艺的渗透程度和均匀性，从而判断钢铁零件的质量和性能。
2.渗氮层深度测定的方法目前，常用的渗氮层深度测定方法主要有金相显微镜法、深度硬度测试法和化学分析法等。
其中，金相显微镜法是最为常用的方法之一。
这种方法利用金相显微镜对试样进行金相观察，通过显微镜下清晰的图像可以准确地判断渗氮层的深度和均匀性。
3.渗氮层深度测定的步骤进行渗氮层深度测定时，首先需要选择合适的试样，然后对试样进行金相显微镜观察，测定渗氮层深度。
具体步骤如下：（1）制备试样：根据需要测定的零件类型和表面情况，选择合适的试样并进行制备。
（2）金相显微镜观察：将试样放入金相显微镜中，调节合适的放大倍数，观察渗氮层的深度和均匀性。
（3）测量和记录：利用金相显微镜对渗氮层的深度进行测量和记录，得出准确的数据。
4.渗氮层深度测定结果的分析得到渗氮层深度测定结果后，需要对数据进行仔细分析。
通过分析可以得出渗氮工艺的效果和存在的问题，为进一步改进和优化工艺提供重要参考依据。
三、金相组织检验1.金相组织检验的意义金相组织检验是评估金属材料组织和性能的重要手段。
通过金相组织检验可以了解到钢铁零件的晶粒结构、相含量、析出物和缺陷等情况，从而评估材料的性能和质量。
2.金相组织检验的方法目前，金相组织检验常用的方法主要有腐蚀剥离法、照相显微镜法和扫描电镜法等。
《AerMet100超高强度钢高温变形行为研究》篇一一、引言随着现代工业技术的飞速发展，超高强度钢因其优异的力学性能和良好的可加工性，在航空、汽车、能源等重要领域得到了广泛应用。
AerMet100作为一种新型的超高强度钢，其高温变形行为的研究对于指导其加工工艺、优化材料性能具有重要价值。
本文旨在探究AerMet100超高强度钢在高温环境下的变形行为，为相关领域的研发和应用提供理论支持。
二、文献综述在过去的研究中，关于钢铁材料高温变形行为的研究已经取得了一定的成果。
钢铁在高温下的变形行为受到多种因素的影响，包括合金成分、温度、应变速率以及应变等。
对于AerMet100超高强度钢，虽然已有部分学者对其进行了研究，但关于其在高温环境下的变形行为仍需进一步探索。
三、研究内容与方法（一）研究内容本研究主要针对AerMet100超高强度钢在高温环境下的变形行为进行探究，包括其变形机制、影响因素以及变形过程中的组织结构变化。
（二）研究方法1. 材料准备：选取AerMet100超高强度钢作为研究对象，制备标准试样。
2. 高温变形实验：通过热模拟实验机对试样进行高温变形实验，记录变形过程中的应力-应变曲线。
3. 组织结构分析：利用金相显微镜、扫描电镜等手段，观察变形前后试样的组织结构变化。
4. 数据处理与分析：对实验数据进行处理，分析AerMet100超高强度钢高温变形行为的规律和特点。
四、实验结果与分析（一）实验结果通过高温变形实验，得到了AerMet100超高强度钢的应力-应变曲线，观察了变形前后的组织结构变化。
（二）结果分析1. 应力-应变曲线分析：通过分析应力-应变曲线，发现AerMet100超高强度钢在高温变形过程中表现出明显的加工硬化现象，且随着温度的升高，加工硬化现象逐渐减弱。
2. 组织结构分析：通过金相显微镜和扫描电镜观察发现，AerMet100超高强度钢在高温变形过程中，晶粒发生了明显的塑性变形和再结晶现象。
国产TP310HCbN 钢在高温应力作用下的组织结构摘 要：本文借助高分辨透射电镜、扫描电镜和光学显微镜研究国产TP310HCbN 钢在高温应力作用下的组织结构。
结果表明：经高温应力作用，晶内析出面心立方结构的M23C6和NbC 和简单四方结构的NbCrN ，晶界也析出M23C6,这些析出相提高了TP310HCbN 钢持久样的硬度；晶内和晶界析出的M23C6碳化物的晶格常数均为基体的3倍，并与基体保持完全共格关系。
关键词：TP310HCbN 钢；组织结构；析出1 前言TP310HCbN 钢是在TP310的基础上，通过限制C 含量，并复合添加质量分数为0.20%～0.60%的强碳、氮化物形成元素Nb 和质量分数为0.15%～0.35%的N ，利用析出弥散分布、细小的NbCrN 相和富Nb 的碳、氮化物以及M 23C 6来进行强化。
600℃～750℃条件下TP310HCbN 的蠕变断裂强度明显高于TP347H 、TP310系列耐热钢；同时由于TP310HCbN 钢含有高Cr ，其高温抗蒸汽氧化和烟气腐蚀性能明显优于18Cr-8Ni 型耐热钢，目前已被广泛应用于超超临界锅炉高温过热器、高温再热器[1-4]。
TP310HCbN 是在ASME 标准中的材料牌号，它在日本JIS 标准中的材料牌号为SUS310JITB ，作为日本住友金属命名的钢牌号，称为HR3C 。
TP310HCbN 钢是一种含有较多合金元素的材料，使用过程中第二相的析出行为也较为复杂，对其组织结构和性能产生较大影响，因而TP310HCb 钢的第二相析出行为备受关注[5]。
Park [6]等通过对比HR3C 钢与不添加Nb 和N 的25Cr-20Ni 钢和SUS310S 钢的蠕变行为讨论了N 在HR3C 钢中的重要作用。
Iseda [7]等研究了HR3C 钢在700℃下的长时蠕变后组织性能的变化，以及在500-700℃下长期时效过程中的组织稳定性。
扫描电镜的特点及其在钢铁研究中的应用
陈先华
（武汉重工质检部）
摘要：对扫描电镜的特点进行了简要的介绍，并结合实践检验简要的例举几个应用实例，显示出扫描电镜在材料研究和质量控制方面的重要作用。
扫描电子显微镜简称扫描电镜，它利用聚焦得非常细的高能电子束在试样上扫描，激发出各种物理信息，通过对这些信息的接收、放大和显示成像，以便对试样表面进行分析。
1、扫描电镜的特点：
扫描电镜有很大的景深，对粗糙的表面，例如凹凸不平的金属断口显示得很清楚，而且立体感很强，是研究固体试样表面形貌特征的有力工具。
通过与能谱仪和波谱仪等设备的配套使用，还可以获得材料局部的化学成份等信息，扫描电镜试样制备简单，有的试样可以不经制作直接放入电镜观察，因此更接近物质的自然状态，其放大倍数范围较宽，因而可以把宏观断口分析和微观断口分析结合起来，这在失效分析时特别有用。
由于扫描电镜的最高放大倍数为数十万倍，远高于金相显微镜，因此还可以辅助金相显微镜对组织进行分析，扫描电镜与试验室其他设备相结合，可以较为全面的对材料进行分析，使缺陷和失效产生的原因更为清楚和正确。
断口如实地记录了断裂的全过程和各种因素对断口影响，通过电镜对断口的观察，可以找到许多缺陷和失效产生的线索，因此扫描电镜是缺陷分析和失效分析的主要工具。
我厂引进日本电子JSM-6490LV型扫描电镜，最高分辨率为3.0nm，放大倍数为5-300000倍，装有二次电子和背散射电子探头，全新功能丰富的图形用户界面，能有效的对电镜进行操作，方便的图像操作功能，能对图像特征进行测量，电镜还安装了能谱仪，能对微区化学成份进行半定量分析，是当前投入使用的电镜中较先进的设备。
2、扫描电镜在钢铁研究中的应用。
运用扫描电镜进行研究需要对金属材料的生产、使用、工况等各种知识有一个全面的了解，特别是断口学有一个全面的掌握，如：解理断裂是沿严格的晶面断裂，一般来说是脆性断裂，具有河流花样，解理台阶等特征；微孔聚焦型断裂上有大量微坑是一种延性破断；疲劳断口宏观为海滩花样，微观具有疲劳条纹特征，每一条疲劳条纹对应为一次受力循环；白点裂纹低倍观察有圆滑的边界，对白点内放大观察多具有碎条状准解理特征等。
我厂的扫描电镜及能谱仪主要用于金属材料在生产过程中的缺陷分析和使用过程中的失效分析。
下面结合我厂电镜使用举几个实例：
⑴连杆断口夹杂的分析
锻后连杆锻件宽扁头处探伤发现大面积密集缺陷，底波严重下降，经解剖分析后的肉眼和电镜观察断口试样，断口属于严重
的云片状断口，断口的形成与锻造工艺及夹杂和夹渣的存在有着密切的关系。
图1上白色区域为断口上的夹渣，对其进行能谱分析见图2，从图中可以看到大量的堆集碎石状夹渣，能谱分析结果为98.2%Al2O3微量TiO2 FeO等。
结合我厂炼钢浇铸过程所使用的耐火材料认为夹渣来源于高铝砖。
这种云片状断口形成原因为，断裂时裂纹首先在呈平面分布夹杂物存在的地方萌
而形成以夹杂为核心的解理断裂,宏观则呈现出无数白亮小平面断裂区，而后不同层次以夹杂为核心的小平面相互以切断方式连接后便在整个断口上显示图 1
图2
出云片状特征。
⑵ 模块白点分析
5CrNiMo 模块探伤不合
格，经解剖并进行热处理拉断
后用肉眼观察发现在灰色的
断口上有银白色斑点，由此可
以判定白点区是拉断前就已
存在的裂纹缺陷，电镜低倍率
观察见图3，心部具有瓜子形
貌的就是白点区，白点区形貌
具有由心部向边缘的放射状
特征，白点区高倍下具观察见
图4，具有碎条状准解理形貌
特征，由以上特征可以判定引
起探伤不合格的原因是材料
中存在白点裂纹。
⑶35#钢螺栓疲劳断裂分析
拔伸杆螺栓圆周上八个
均布，其中一个发生断裂，断
口宏观具有海滩状花样，海滩
状花样收敛于表面一细小裂
纹处，对其进行电镜观察见图
5，发现具有典型的疲劳条纹
特征，通过对条纹间距进行测
量可知其受力循环约为16000
次，由此可以判定螺栓是由于裂纹引起的疲劳断裂。
3 结语：
扫描电镜现已广泛用于材料研究，是工厂缺陷分析和失效分析中不可或缺的主要工具，在材料研究和质量控制方面起着不可替代的作用。
图 4图
5图 3。
