微观组织表征技术简介

1.双相不锈钢微观组织的磁学方法和涡流法表征

在双相不锈钢中，最重要的冶金工艺是将与铁素体共晶分解成σ相和二次奥氏体（γ₂），即δ→（σ+γ₂）。当然，这种相的转变强烈地受铁素体相量的影响。因此，在生产和使用条件下，不改变钢中原始相的比率是特别重要的，这也就加重了双相不锈钢无损检测的重要性。

磁或微磁方法对改相不锈钢的检测是适用的，因为它仅对铁磁性的铁素体相的数量和组织是敏感的。已经发现，磁饱和及转变温度与铁素体的含量是成比例的，在脆化过程中，矫顽力的改变仅是小量的，但由于亚稳分解，居里温度会上升。也已经证实，在475℃热处理后，在α相中，α粒子的沉淀使矫顽力和机械硬度增大，先前α→γ转变的动力学是用磁法检测的。

通过磁导率的有变化，用涡流法也可对铁素体含量作间接测量。采用放置线圈方式时，很多因素可影响测得的结果，如探头与测件表面的距离、试件的曲率、探头与试件边缘的距离、测量温度等。图10.2-1a表明这些几何因素也与试样自身铁素体的含量有关。鉴于在奥氏体基体中铁素体有很多形态，用涡流法是不可能同时就不同试样进行准确度校准的。一种综合考虑是将不同的铁素体含量的试样上所得的信息数字化并存储。试样是由一流的冶金试验室制备的，有不同的铁素体含量，并用不同的方法和条件测量过，其所得特征值可永远存储在仪器中，连同试样一并使用。

2.加工硬化奥氏体不锈钢的微磁法表征

已经证实，在塑性变形过程中，α′马氏体是不断形成的。较之α′马氏体的出现，位错密度的增大对材料加工硬化的影响要强得多。

图10.2-1 几何形状对铁素体含量测量的影响

图10.2-2 对AISI304试样塑性应变与巴克豪森噪声及矫顽力变化的关系

对于在变形过程中，奥氏体到α′马氏体的转变机理研究，巴克豪森噪声是一种有效的方法。但是，对于奥氏体不锈钢的加工硬化表征则不是一个有效的方法。对于加工硬化的无损检测，看来最有效的方法是测量矫顽力，如图10.2-2所示。(www.xing528.com)

3.铁素体不锈钢的巴克豪森法特征

已经表明，对于铁素体不锈钢（如AISI4340），磁声发射（MAE）和磁巴克豪森噪声是表征微观组织的有用无损方法。一种新的测量用于微观组织表征参数的方法称为磁声发射（绝对能量）法。此法是基于测量在磁声发射波形下的面积，在磁声发射波形测量中是一种有用的定量方法。

磁声发射和磁巴克豪森噪声对塑性变形是敏感的，这可用由于位错密度增大，位错畴壁相互作用来解释。也已发现磁声发射绝对能量和磁巴克豪森噪声（均方根值）与硬度有线性关系，与材料的矫顽力有指数关系；在磁巴克豪森噪声和X射线应力衍射测量也紧密相关。

4.奥氏体不锈钢中，马氏体含量的涡流法评估

在奥氏体不锈钢零件的某些制作过程（如嵌入、拉拔、研磨或摩擦抛光）中，常可观察到马氏体转变。在奥氏体不锈钢中，马氏体的出现意味着拉深应变率的减小，这会影响它的加工，特别是抗应力腐蚀开裂和氢脆；另一方面，由于出现马氏体，力学性能的增大对某些应用是有利的，如簧片的制作。因此，知道在奥氏体钢中马氏体的存在是非常重要的，特别是如果马氏体能通过无损方法被量化。由于马氏体转变可观察到的另一效应是钢的磁化，而在钢中电磁特性的变化是可用涡流法检测的，电磁特性的变化会引起耦合到试样上的涡流探头阻抗的变化，这可用来评估试样中马氏体的量。已经核实在60～240kHz范围内，在AISI347试样上，阻抗和试样的含量有线性关系。如果可得到适当的校准试片（一块没有马氏体，另一块有最大量的马氏体），此法用于评估这种类型不锈钢中的马氏体含量是合适的。图10.2-3为α′马氏体含量与探头阻抗的关系示例。

图10.2-3 α′马氏体含量与探头阻抗的关系示例

5.微观组织的超声波法表征

参阅本手册第10篇第3章。