Фазовый анализ в металловедении.

Пример 1: Определение количества бейнита в AISI Н13 (типа 4ХМФА) теплостойкой инструментальной стали.

Зависимость механических свойств стали от её микроструктуры, которая, в свою очередь, определяется термической обработкой, делает необходимым проведение фазового анализа материала. Задача повышения теплостойкости штамповой стали AISI Н13 была решена применением изотермической закалки, которая привела к формированию частично бейнитной микроструктуры. Определение доли бейнита в стали было возможно только методами оптической микроскопии, т.к. другие методы (например, рентгеноструктурный анализ или сканирующая электронная микроскопия) не позволяют достоверно отделить бейнит от мартенсита.

Микроструктура теплостойкой штамповой стали AISI H13 (типа 4ХМФА) после аустенитизации при 1025ºС, быстрого охлаждения до 360ºС, выдержки при этой температуре в течение 30 минут и охлаждения на воздухе до комнатной температуры.

Количественная обработка микроструктур стали была проведена на анализаторе изображений ImageSoft - Structure.

Приготовление образца:
— пошаговое шлифование и полирование с алмазными пастами 3 и 1 мкм;
— травление в растворе, состоящем из 14 мл HF, 6 мл HNO3 мл  и 40 мл H2O, в течение 2-3 секунд.

Полученная микроструктура представляет собой смесь верхнего бейнита, неотпущенного мартенсита и остаточного аустенита. Травление стали в вышеуказанном растворе позволило выявить бейнит как наиболее тёмную (почти чёрную) структурную составляющую. Благодаря хорошему контрасту между бейнитом и другими структурными составляющим, исследователи смогли выделить бейнитные участки и сосчитать их общую площадь с помощью программного обеспечения ImageSoft - Structure.

Выделение объектов

1

Результаты анализа данного изображения:
Бейнит – 17,6 %
Неотпущенный мартенсит + остаточный аустенит – 82,6 %

15 изображений, полученных с данного образца, были обработаны для получения статистически достоверного результата.
Окончательные результаты:
Бейнит – 27,4 %
Неотпущенный мартенсит + остаточный аустенит – 72,6 %

Результаты расчета

2

Пример 2:  Количественный анализ эвтектики в литой стали Р6М5Ш.
Задача: определить количество и толщину эвтектики, выделившейся в виде сетки в литой стали Р6М5Ш.
Образец: вырезан из заготовки, полученной методом электрошлакового переплава. Микроструктура литой стали Р6М5Ш.
Исследование выполнено с помощью анализатора изображений ImageSoft - Structure.

Приготовление образца:

  • пошаговое шлифование и полирование
  • травление в растворе, состоящем из 0,9 мл HNO3 и 50 мл C2H5OH.

Травление стали в вышеуказанном растворе позволило выявить эвтектику как светлую структурную составляющую. Благодаря хорошему контрасту между структурными составляющим исследователи смогли выделить участки эвтектики и сосчитать их общую площадь с помощью программного обеспечения ImageSoft - Structure.

Выделение объектов

3

Результаты анализа: 21,34 об. % эвтектики

4

Измерение толщины сетки эвтектики

5

Результаты измерений

6

Толщина сетки эвтектики была измерена ручным методом. Для получения статистически достоверного результата было проведено несколько измерений на каждом из образцов.