一種高速鋼中碳化物開(kāi)裂失效的動(dòng)態(tài)分析方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于金屬材料分析測(cè)試方法技術(shù)領(lǐng)域,尤其涉及一種高速鋼中碳化物開(kāi)裂 失效的動(dòng)態(tài)分析方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 通常以金屬拉伸和壓縮性能作為評(píng)判金屬材料優(yōu)劣的重要指標(biāo)。通過(guò)拉伸或壓縮 方法,能夠得到金屬的彈性、強(qiáng)度、延伸率、加工硬化率及韌性、應(yīng)力應(yīng)變曲線以及斷口形 貌,進(jìn)而可以對(duì)材料進(jìn)行分析研究和設(shè)計(jì)。
[0003]在金屬材料中,高速鋼以其優(yōu)越的硬度及耐磨性,獲得廣泛的應(yīng)用,并且高速鋼與 其他超硬材料相比,具有成本低廉及可加工性能更強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。近年來(lái),隨著切削速度與其他 特殊功能要求的提尚,對(duì)尚速鋼的性能提出了新的挑戰(zhàn),研發(fā)性能更好、壽命更長(zhǎng)的尚速鋼 勢(shì)在必行。而高速鋼中碳化物的數(shù)量、形態(tài)、大小、分布以及結(jié)構(gòu)對(duì)高速鋼性能具有重要的 影響。因此高速鋼內(nèi)部碳化物的抗拉、抗壓、破壞的分析測(cè)試對(duì)研究高性能高速鋼材料有著 非常重要的意義。目前對(duì)高速鋼的斷裂失效分析,主要是樣品被宏觀拉壓破壞之后,再進(jìn)行 觀察,此研究方法屬于靜態(tài)分析,缺少直觀的連續(xù)的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)來(lái)分析高速鋼內(nèi)部碳化物破 壞的微觀行為。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]發(fā)明目的:本發(fā)明的目的是提供一種能夠?qū)崟r(shí)地觀測(cè)碳化物的連續(xù)開(kāi)裂過(guò)程,有 效直觀地分析開(kāi)裂失效機(jī)制的高速鋼中碳化物開(kāi)裂失效的動(dòng)態(tài)分析方法。
[0005]技術(shù)方案:本發(fā)明的高速鋼中碳化物開(kāi)裂失效的動(dòng)態(tài)分析方法包括如下步驟:設(shè) 計(jì)樣品尺寸并進(jìn)行拋光腐蝕后,將其安裝在原位測(cè)試平臺(tái)上,放入SEM腔室內(nèi)進(jìn)行檢測(cè);優(yōu) 選的,樣品可為拉伸樣品或壓縮樣品,其中,拉伸樣品的長(zhǎng)為34~37_,寬為22~25mm,高為 2~4mm,壓縮樣品的長(zhǎng)為5~7mm,寬為4mm,高為3~7mm,腐蝕所采用的腐蝕液由14.29~ 15.18mol/L硝酸以及17.15~17.20mol/L的無(wú)水乙醇混合配制而成,其中,硝酸和無(wú)水乙醇 的體積比為1:6~24,腐蝕的時(shí)間為30~60s,原位測(cè)試的測(cè)試速率為0.1~1.5mm/min,SEM 腔室內(nèi)的真空為3~5XlCT6mbar。
[0006]有益效果:與現(xiàn)有技術(shù)相比,本發(fā)明的顯著優(yōu)點(diǎn)為通過(guò)原位測(cè)試裝置,在掃描電子 顯微鏡(SEM)下觀察高速鋼中碳化物從裂紋萌生、擴(kuò)展、直至斷裂的整個(gè)連續(xù)過(guò)程以及碳化 物與基體間的界面狀態(tài),從而能夠?qū)崟r(shí)地追蹤觀察樣品表面的變形和損傷等方面組織特征 在加載過(guò)程中的演化規(guī)律,更加直觀地分析高速鋼中碳化物的開(kāi)裂機(jī)制。
【附圖說(shuō)明】
[0007]圖1為本發(fā)明測(cè)試過(guò)程的流程圖;
[0008] 圖2為實(shí)施例1的原位測(cè)試SEM照片。
【具體實(shí)施方式】
[0009]本發(fā)明涉及一種高速鋼中碳化物開(kāi)裂分析的新的測(cè)試方法,是用原位測(cè)試裝置在 掃描電子顯微鏡(SEM)下觀察分析,通過(guò)樣品的設(shè)計(jì),試驗(yàn)參數(shù)設(shè)計(jì)獲得碳化物微觀斷裂系 列結(jié)果,具體包括如下步驟:設(shè)計(jì)樣品尺寸并進(jìn)行拋光腐蝕后,將其安裝在原位測(cè)試平臺(tái) 上,放入SEM腔室內(nèi)進(jìn)行檢測(cè);優(yōu)選的,樣品為拉伸樣品或壓縮樣品,其中,拉伸樣品的長(zhǎng)為 34~37mm,寬為22~25mm,高為2~4mm,壓縮樣品的長(zhǎng)為5~7mm,寬為4mm,高為3~7mm,腐蝕 所采用的腐蝕液由14.29~15.18111〇1/1硝酸以及17.15~17.2〇111〇1/1的無(wú)水乙醇混合配制 而成,其中,硝酸和無(wú)水乙醇的體積比為1:6~24,腐蝕的時(shí)間為30~60s,原位測(cè)試的測(cè)試 速率為〇· 1~1.5mm/min,SEM腔室內(nèi)的真空為3~5XlCT6mbar。
[0010] 實(shí)施例1
[0011 ]采用常規(guī)線切割技術(shù)制備拉伸樣品,其長(zhǎng)為35mm,寬為23mm,高為3mm,將該拉伸樣 品在預(yù)磨機(jī)上預(yù)磨后,在拋光機(jī)上拋至鏡面,采用15mol/L硝酸以及17.18mol/L的無(wú)水乙醇 配制的腐蝕液進(jìn)行表面腐蝕,其中,硝酸和無(wú)水乙醇的體積比為1:9,腐蝕45s,至樣品表面 可以在SEM下看清組織析出相為止。
[0012] 如圖1所示,將上述拉伸樣品安裝在原位測(cè)試平臺(tái)上,將原位測(cè)試平臺(tái)放置在掃描 電子顯微鏡腔室內(nèi),并抽真空至5Xl(T6mbar,打開(kāi)操作軟件,通道選擇COM3,設(shè)置模式為 tensile,設(shè)置速率為0.2mm/min,記錄曲線橫坐標(biāo)設(shè)置為extension模式,點(diǎn)擊Start開(kāi)始拉 伸實(shí)驗(yàn)進(jìn)行測(cè)試過(guò)程,放大倍率選擇為2000倍及5000倍,實(shí)驗(yàn)過(guò)程中可通過(guò)SEM實(shí)時(shí)觀察樣 品表面的形貌隨著載荷的變化而變化及高速鋼中碳化物裂紋萌生擴(kuò)展的連續(xù)過(guò)程,并利用 SEM拍照記錄整個(gè)過(guò)程,其結(jié)果如圖2所示,可以很清晰地觀測(cè)到碳化物開(kāi)裂失效的動(dòng)態(tài)過(guò) 程,并結(jié)合拉伸過(guò)程中得到的應(yīng)力應(yīng)變曲線,可進(jìn)行碳化物開(kāi)裂的原位分析研究及其對(duì)高 速鋼性能的影響。
[0013] 實(shí)施例2
[0014]采用常規(guī)線切割技術(shù)制備拉伸樣品,其長(zhǎng)為34_,寬為22_,高為2_,將該拉伸樣 品在預(yù)磨機(jī)上預(yù)磨后,在拋光機(jī)上拋至鏡面,采用14.29mol/L硝酸以及17.15mol/L的無(wú)水 乙醇配置的腐蝕液進(jìn)行表面腐蝕,其中,硝酸和無(wú)水乙醇的體積比為1:6,腐蝕30s,至樣品 表面可以在SEM下看清組織析出相為止。
[0015]將上述拉伸樣品安裝在原位測(cè)試平臺(tái)上,將原位測(cè)試平臺(tái)放置在掃描電子顯微鏡 腔室內(nèi),并抽真空至3Xl(T6mbar打開(kāi)操作軟件,通道選擇COM3,設(shè)置模式為tensile,設(shè)置速 率為0.lmm/min,記錄曲線橫坐標(biāo)設(shè)置為extension模式,點(diǎn)擊Start開(kāi)始拉伸實(shí)驗(yàn)進(jìn)行測(cè)試 過(guò)程,放大倍率選擇為2000倍及5000倍,實(shí)驗(yàn)過(guò)程中可通過(guò)SEM實(shí)時(shí)觀察樣品表面的形貌隨 著載荷的變化而變化及高速鋼中碳化物裂紋萌生擴(kuò)展的連續(xù)過(guò)程,并利用SEM拍照記錄整 個(gè)過(guò)程,結(jié)合拉伸過(guò)程中得到的應(yīng)力應(yīng)變曲線,可進(jìn)行碳化物開(kāi)裂的原位分析研究及其對(duì) 尚速鋼性能的影響。
[0016] 實(shí)施例3
[0017]采用常規(guī)線切割技術(shù)制備拉伸樣品,其長(zhǎng)為37mm,寬為25mm,高為4mm,將該拉伸樣 品在預(yù)磨機(jī)上預(yù)磨后,在拋光機(jī)上拋至鏡面,采用15.18mol/L硝酸以及17.20mol/L的無(wú)水 乙醇配置的腐蝕液進(jìn)行表面腐蝕,其中,硝酸和無(wú)水乙醇的體積比為1:24,腐蝕60s,至樣品 表面可以在SEM下看清組織析出相為止。
[0018]將上述拉伸樣品安裝在原位測(cè)試平臺(tái)上,將原位測(cè)試平臺(tái)放置在掃描電子顯微鏡 腔室內(nèi),并抽真空至5Xl(T6mbar打開(kāi)操作軟件,通道選擇COM3,設(shè)置模式為tensile,設(shè)置速 率為1.5mm/min,記錄曲線橫坐標(biāo)設(shè)置為extension模式,點(diǎn)擊Start開(kāi)始拉伸實(shí)驗(yàn)進(jìn)行測(cè)試 過(guò)程,放大倍率選擇為2000倍