專利名稱：一種利用c掃超聲探傷儀觀察鑄錠粗大晶粒組織的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于金相制備和無損檢測(cè)超聲探傷領(lǐng)域，具體涉及一種利用C掃超聲探傷儀觀察鑄錠粗大晶粒組織的方法。
背景技術(shù)：
材料的性能，無論是力學(xué)性能還是物理特性，都與其顯微組織密切相關(guān)。因此，顯微組織觀察和晶粒度的測(cè)量，是金屬材料性能分析的基本項(xiàng)目。當(dāng)前觀察材料顯微組織的方法都是制備金相，再利用光學(xué)顯微鏡和電子顯微鏡等設(shè)備進(jìn)行觀察和測(cè)量。制備金相采用的都是小樣品，一是便于夾持和磨制；二是受設(shè)備要求限制；再者就是一般這樣的晶粒尺寸都很細(xì)小，必須放大后才能觀察到。但是，對(duì)于純金屬和某些特殊需要的合金，其鑄態(tài)組織晶粒巨大。光學(xué)顯微鏡和電子顯微鏡都無法觀察到顯微組織的全貌。通常的做法是在鑄錠或者鑄件上取樣，將試樣用車床以一定速度車光，再進(jìn)行腐蝕，用肉眼觀察其晶粒尺寸與分布。但是這種方法無法留下直觀的圖形和數(shù)據(jù)。切取小樣磨制金相觀察，很難觀察到組織的全貌，要么只觀察到晶粒內(nèi)部(如圖la、lb)，要么就是只看到晶界(如圖h、2b)。在無損檢測(cè)領(lǐng)域，超聲探傷一般用于鍛件、軋制件等變形處理工藝工件和形狀不規(guī)則的鑄件的內(nèi)部探傷，而且要求鑄件晶粒較為細(xì)小。對(duì)于作為原材料的具有粗大晶粒的金屬鑄件或鑄錠，一般不進(jìn)行探傷。將超聲探傷應(yīng)用于顯微組織觀察和測(cè)量還未見報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種利用C掃超聲探傷儀觀察鑄錠粗大晶粒組織的方法， 解決難以觀測(cè)到具有粗大晶粒的鑄錠的顯微組織全貌的問題，其原理是利用鑄態(tài)晶粒組織不均勻而致使超聲波回波強(qiáng)弱發(fā)生變化，不同強(qiáng)弱著以不同顏色，從而顯示出晶粒組織。一種利用C掃超聲探傷儀觀察鑄錠粗大晶粒組織的方法，其特征在于，按照以下步驟進(jìn)行(1)切取試樣在要進(jìn)行金相分析的鑄錠上切取試樣，該試樣尺寸取決于要分析鑄錠的截面尺寸和水浸C掃超聲探傷系統(tǒng)水槽與行程的尺寸，試樣的厚度在5 40mm之間；(2)試樣表面車光將試樣兩表面車光，且相互平行；(3)水浸C掃探傷成像將試樣放入水槽進(jìn)行探傷掃描，閥門值的范圍設(shè)置3% 30%,水浸C掃超聲探傷系統(tǒng)自動(dòng)繪制圖像，根據(jù)回波的強(qiáng)弱，顯現(xiàn)試樣的晶粒組織；(4)對(duì)晶粒進(jìn)行測(cè)量和計(jì)算，保存繪制的C掃超聲波圖像，利用圖像處理軟件測(cè)量和計(jì)算晶粒尺寸以及不同組織的比例關(guān)系。所述鑄錠為晶粒尺寸彡1000 μ m的任何純金屬和合金的鑄錠或鑄件。所述步驟⑵中試樣的表面粗糙度彡Ra3. 2 μ m。本發(fā)明的有益效果本發(fā)明的方法不用制備金相就方便快速觀測(cè)量鑄錠晶粒尺寸，解決難以觀測(cè)到具有粗大晶粒的鑄錠的顯微組織全貌的問題。該方法操作簡(jiǎn)單，對(duì)采用設(shè)備要求低，實(shí)用性強(qiáng)。


圖Ia所示為EB熔煉的Ni鑄錠金相觀察到的晶粒內(nèi)部；圖Ib所示為鑄造的AlSil合金鑄錠金相觀察到的晶粒內(nèi)部；圖加所示為EB熔煉的Ni鑄錠金相觀察到的晶界；圖2b所示為鑄造AlSil合金鑄錠金相觀察到的晶界；圖3a所示為EB熔煉Ni鑄錠超聲探傷得到晶粒圖像；圖北所示為AlSil鑄錠橫截面超聲探傷得到晶粒圖像。
具體實(shí)施例方式下面以具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明實(shí)施例1用水浸C掃超聲探傷觀察EB熔煉的M鑄錠的截面晶粒組織，該鑄錠外皮車光后直徑為Φ 305mm。具體步驟如下(1)用鋸床從Ni鑄錠上切割1片，厚度為25mm。(2)用車床將該鑄片兩面車光車平，表面粗糙度Ra3. 0 μ m。(3)將該鑄片放入美國(guó)物理聲學(xué)公司(PAC)生產(chǎn)的水浸C掃系統(tǒng)的水槽中，對(duì)焦后，將閥門值設(shè)為5 %，開始探傷掃描，系統(tǒng)自動(dòng)繪制探傷圖像。(4)保存圖像，如圖3a所示，觀察和分析鑄錠組織。整個(gè)鑄錠由邊緣的較小尺寸晶粒和心部的大尺寸晶粒構(gòu)成，心部大晶粒的尺寸在30 60mm之間，大晶粒所占面積約為 65%。施實(shí)例2用水浸C掃超聲探傷觀察AlSil鑄錠的柱狀晶組織，AlSil鑄錠的直徑135mm。具體步驟如下(1)用鋸床從AlSil鑄錠沿徑向切取厚度為15mm的AlSil片。(2)將該切片在車床車光，表面粗糙度Ra3. Oym0 (3)將該鑄片放入PAC水浸C掃系統(tǒng)的水槽中，對(duì)焦后，將閥門值設(shè)為5 %，開始探傷掃描，系統(tǒng)自動(dòng)繪制探傷圖像。 (4)保存圖像，如圖北所示，觀察和分析柱狀晶組織?？梢钥闯觯鶢罹е饕獜膱A盤邊緣生長(zhǎng)到圓片半徑的約二分之一處，柱狀晶寬度3 5mm。
權(quán)利要求
1.一種利用C掃超聲探傷儀觀察鑄錠粗大晶粒組織的方法，其特征在于，按照以下步驟進(jìn)行(1)切取試樣在要進(jìn)行金相分析的鑄錠上切取試樣，該試樣尺寸取決于要分析鑄錠的截面尺寸和水浸C掃超聲探傷系統(tǒng)水槽與行程的尺寸，試樣的厚度在5 40mm之間；(2)試樣表面車光將試樣兩表面車光，且相互平行；(3)水浸C掃探傷成像將試樣放入水槽進(jìn)行探傷掃描，閥門值的范圍設(shè)置3% 30%,水浸C掃超聲探傷系統(tǒng)自動(dòng)繪制圖像，根據(jù)回波的強(qiáng)弱，顯現(xiàn)試樣的晶粒組織；(4)對(duì)晶粒進(jìn)行測(cè)量和計(jì)算，保存繪制的C掃超聲波圖像，利用圖像處理軟件測(cè)量和計(jì)算晶粒尺寸以及不同組織的比例關(guān)系。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述利用C掃超聲探傷儀觀察鑄錠粗大晶粒組織的方法，其特征在于，所述鑄錠為晶粒尺寸> 1000 μ m的任何純金屬和合金的鑄錠或鑄件。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述利用C掃超聲探傷儀觀察鑄錠粗大晶粒組織的方法，其特征在于，所述步驟O)中試樣的表面粗糙度彡Ra3. 2 μ m。
全文摘要
本發(fā)明公開了屬于金相制備和無損檢測(cè)超聲探傷領(lǐng)域的一種利用C掃超聲探傷儀觀察鑄錠粗大晶粒組織的方法。該方法通過試樣切取、表面拋光、水浸C掃探傷成像、測(cè)量和計(jì)算步驟，觀測(cè)到具有粗大晶粒的鑄錠的顯微組織全貌。該方法操作簡(jiǎn)單，對(duì)采用設(shè)備要求低，實(shí)用性強(qiáng)。
文檔編號(hào)G01N15/02GK102175581SQ20111003740
公開日2011年9月7日 申請(qǐng)日期2011年2月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月14日
發(fā)明者萬(wàn)小勇, 何金江, 劉紅賓, 朱曉光, 王欣平, 王永輝 申請(qǐng)人:北京有色金屬研究總院, 有研億金新材料股份有限公司