树枝晶显示技术及其应用研究

用显示连铸坯的树枝晶的方法并观察和测量其次级组织（一次枝干间距、二次枝干间距）来研究钢液凝固中的问题，是20世纪60年代后期发展起来的检测方法。以往研究钢液凝固的方法，如为人们所熟知的翻倒法、测温法、示踪法等都是很繁杂的，很难在现场反复地进行。显示树枝晶，通过测量其二次枝干间距来定量地研究铸坯凝固的方法，是研究钢锭和连铸坯生产中质量问题的一种简便可靠的方法。

1950年B.H.Alexander和F.N.Rhines试图定量地表现树枝晶组织。以后人们通过广泛的实验，发现一次枝干、二次枝干间距与溶质浓度、成长速度等有一定的关系。显示树枝晶一般采用电解腐蚀或化学腐蚀的方法。碳素钢和低合金钢一般采用化学腐蚀，即采用显示磷偏析的Steod试剂（含有铜盐的酸性腐蚀剂）。使用Steod试剂对钢的磨光表面进行腐蚀，可以清晰地显示出树枝晶的主干和次级组织。在酸性溶液中，铜离子被铁所置换，铁被溶解，铜则沉积下来。由于首先结晶的树枝晶枝干相对纯净，铜就优先在那里沉积。因此，腐蚀后的试样经过轻度抛光后，凹陷的枝干上因嵌有铜而发亮，轴间部位则发暗。这样就可以获得清晰的树枝晶图像。

采用显示树枝晶的方法腐蚀出树枝晶以及它的次级组织，定量测定树枝晶二次枝干间距，从而研究钢液凝固中的问题，是热酸浸和硫印显示低倍组织等方法难以实现的。依据所显示的树枝晶形态，能够测得其二次树枝晶间距，进而可推算出钢的局部凝固时间和冷却速度，同时还可测得柱状晶生长的偏角，据此可以了解液相穴内钢液的流动状态。这些对于研究铸坯中夹杂物的分布以及凝固组织和铸坯质量的关系是非常有用的。(www.xing528.com)

二次枝干间距可以在显微镜低倍放大（5～20倍）下直接测量，也可以按一定放大倍数拍成照片后间接测量。一般连续测量3～4个枝，然后取平均值，以得到较为准确的结果。根据树枝晶显示得到的高分辨率图像，使用图像处理软件“Pho-toshop”和工具软件“万能标尺”可以测量二次树枝晶间距。