一种检验薄钢板表面夹杂物的金相试样制备方法

专利名称：一种检验薄钢板表面夹杂物的金相试样制备方法

专利类型：发明专利

专利申请号：CN202210322868.8

专利申请（专利权）人：鞍钢股份有限公司
权利人地址：辽宁省鞍山市铁西区环钢路1号

专利发明（设计）人：杨静,黄磊,王晓峰,胡筱旋,金星

专利摘要：本发明涉及冶金分析领域材料检验，尤其涉及一种检验薄钢板表面夹杂物的金相试样制备方法。具体包括如下步骤：1)截取薄钢板宏观夹杂缺陷板状试样：2)将板状样品弯折成直角L型金相样品：将夹杂物存在的表面朝下，沿着板状样品的纵向，在远离夹杂物一端取1/3长度，用机械弯折的方法将板状试样沿横向折起，近似呈90度角，制成L型金相样品；确保夹杂物区域位于L型金相样品直角底边的外底面；3)L型样品的磨制抛光制备操作：4)金相显微观察检验。本发明能够对钢板Z向表面进行磨制抛光制备，进而有效显示表面或皮下非金属夹杂物。可准确定位薄钢板表面夹杂物缺陷，解决传统夹杂物取样随机性大，漏检严重夹杂区域的问题。

主权利要求：
1.一种检验薄钢板表面夹杂物的金相试样制备方法，所述薄钢板厚小于3mm，其特征在于，具体包括如下步骤：
1）截取薄钢板宏观夹杂缺陷板状试样：
针对表面暴露有夹杂缺陷需要做金相检验的薄钢板样品，首先选择宏观可见夹杂物分布的区域，沿夹杂物分布的延长线方向取长30 70mm、宽10 30mm长方形板状试样，在板状试~ ~样上使夹杂物严重位置趋于长度方向的1/2‑2/3长度范围；
2）将板状样品弯折成直角L型金相样品：
将夹杂物存在的表面朝下，沿着板状样品的纵向，在远离夹杂物一端取1/3长度，用机械弯折的方法将板状试样沿横向折起，近似呈90度角，制成L型金相样品；确保夹杂物区域位于L型金相样品直角底边的外底面；
3）L型样品的磨制抛光制备操作：
①选用机械磨光的方法，先在金相预磨机上用水砂纸粗磨试样；
手持L状试样的直角立边，顺势将手掌外侧按压到夹杂物存在的底面上,对底面施以均匀适中的压力，使夹杂物存在的底面整体接触到预磨机旋转的砂纸磨盘上，选取由粗到细的砂纸加水磨制，直到最细一道砂纸磨光为止；
②机械抛光试样，将砂纸磨光的试样表面置于机械抛光机上抛光；
采取手持板状试样L的直角立边，用手掌外侧对夹杂物底面均匀施压的方法在抛光磨盘上抛光；
其间，紧握试样直角的手势要顺应抛光盘的旋转将磨面均衡地接触到抛光盘上，同时在抛光盘旋转的法线方向略作往复移动；
随时补充磨料或适当加水润滑，润滑的效果以磨面离开抛盘后，表面的水膜在1s 5s内~即可蒸发掉为理想润滑状态；
经过抛光，均匀抛去最细一道砂纸留下的划痕，试样表面达到平整的镜面状态；
4）金相显微观察检验：
将制备好的平整光亮试面置于倒置型光学金相显微镜载物台上，用压片夹压住试面，即可观察试面上较严重夹杂物的形态和分布状态；定位夹杂物位置。
2.根据权利要求1所述的一种检验薄钢板表面夹杂物的金相试样制备方法，其特征在于，所述步骤2）将板状试样的四周倒角。 说明书 : 一种检验薄钢板表面夹杂物的金相试样制备方法技术领域[0001] 本发明涉及冶金分析领域材料检验，尤其涉及一种检验薄钢板表面夹杂物的金相试样制备方法。背景技术[0002] 低碳钢冷轧钢板表面夹杂缺陷是较为常见的一种极薄钢板表面质量缺陷之一；是危害较大的一种钢板缺陷类型，特别对汽车钢等一些表面质量要求高的冷轧薄板产品，表面夹杂的存在，大大影响产品的表面质量，给后续产品的深加工生产造成严重影响。极薄钢板表面的夹杂一般都是由热轧板内部较严重的条带状或大颗粒夹杂经过多道次热轧、冷轧之后，逐渐随钢板的宽展和延伸变形破碎拉长及厚度减薄而接近或暴露到表面所致。[0003] 夹杂物的存在破坏了钢基体的连续性，降低钢的塑性、韧性和疲劳性能。目前对钢中非金属夹杂物的检验方法有宏观检验法及显微检验法。宏观检验法包括腐蚀、断口、台阶和磁法等，可以在大面积试样上检测大颗粒夹杂，但不适于检测小于0.4mm以下的夹杂。不能分辨夹杂物的类型。[0004] 显微检验法是取钢板纵向金相试样，经磨制抛光后在光学显微镜下测定试面上夹杂物的尺寸，分布、数量和类型。由于所取试样为钢板的纵向截面，样品尺寸一般为20mm×20mm，用有限数量的视场来评定纵截面夹杂。对于厚度较薄、夹杂物已经暴露到钢板表面的情况，这种常规取样和制样方法，必然有一定的偶然性。一方面钢板表面的夹杂物在纵向截面上位于检测面边缘，制备试样时，夹杂物容易被磨掉或脱落；另一方面，受试样截面的限制，检验者难以准确获得夹杂物在钢板上的实际尺寸，分布、数量等信息。[0005] 因此有必要针对薄钢板表面条带状暴露的特征(往往还伴有皮下夹杂)，在微观检验时，从试样制备方面入手，选择一种直接截取暴露的夹杂物位置的试样面进行检验分析，但是由于钢板厚度尺寸太薄，采用常规的试样磨制抛光制备方法无法操作、难以获得显微观察的效果。发明内容[0006] 为了克服现有技术的不足，本发明提供一种检验薄钢板表面夹杂物的金相试样制备方法，能够有效显示表面或皮下非金属夹杂物，准确定位薄钢板表面夹杂物缺陷，解决传统夹杂物取样随机性大，漏检严重夹杂区域的问题。[0007] 为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：[0008] 一种检验薄钢板表面夹杂物的金相试样制备方法，所述薄钢板厚小于3mm，具体包括如下步骤：[0009] 1)截取薄钢板宏观夹杂缺陷板状试样：[0010] 将板状试样的四周倒角，针对表面暴露有夹杂缺陷需要做金相检验的薄钢板样品，首先选择宏观可见夹杂物分布的区域，沿夹杂分布的延长线方向取长30～70mm、宽10～30mm长方形板状试样，在板状试样上使夹杂物严重位置趋于长度方向的1/2‑2/3长度范围。[0011] 2)将板状样品弯折成直角L型金相样品：[0012] 将夹杂物存在的表面朝下，沿着板状样品的纵向，在远离夹杂物一端取1/3长度，用机械弯折的方法将板状试样沿横向折起，近似呈90度角，制成L型金相样品；确保夹杂物区域位于L型金相样品直角底边的外底面。[0013] 3)L型样品的磨制抛光制备操作：[0014] ①选用机械磨光的方法，先在金相预磨机上用水砂纸粗磨试样；手持L状试样的直角立边，顺势将手掌外侧按压到夹杂物存在的底面上,对底面施以均匀适中的压力，使夹杂物存在的底面整体接触到预磨机旋转的砂纸磨盘上，选取由粗到细的砂纸加水磨制，直到最细一到砂纸磨光为止。[0015] ②机械抛光试样，将砂纸磨光的试样表面置于机械抛光机上抛光；采取手持板状试样L的直角立边，用手掌外侧对夹杂物底面均匀适压的方法在抛光磨盘上抛光。[0016] 其间，紧握试样直角的手势要顺应抛光盘的旋转将磨面均衡地接触到抛光盘上，同时在抛光盘旋转的法线方向略作往复移动。[0017] 随时补充磨料或适当加水润滑，润滑的效果以磨面离开抛盘后，表面的水膜在1s～5s内即可蒸发掉为理想润滑状态。[0018] 经过抛光，均匀抛去最细一道砂纸留下的划痕，试样表面达到平整的镜面状态。[0019] 4)金相显微观察检验：[0020] 将制备好的平整光亮试面置于倒置型光学金相显微镜载物台上，用压片夹压住试面，即可观察试面上较严重夹杂物的形态和分布状态；定位夹杂物位置。[0021] 与现有方法相比，本发明的有益效果是：[0022] 本发明采用直角弯折方法取L型试样，对钢板Z向表面进行磨制抛光制备，进而有效显示表面或皮下非金属夹杂物。可准确定位薄钢板表面夹杂物缺陷，解决传统夹杂物取样随机性大，漏检严重夹杂区域的问题。[0023] 1)可在较大范围内直接寻找夹杂物存在位置,确定代表性夹杂物的性质、形态、分布状态。大大降低了常规夹杂物检验方法存在的偶然性。[0024] 2)可实现对极薄钢板或钢带表面直接磨制、观察分析，避免了由于钢板过薄，采用纵向取样时边缘效应造成夹杂物脱落，形成漏检的现象。[0025] 3)制样方法简便，方便磨制抛光操作。只要施压控制得当，即可获得理想夹杂物检验试面。尤其对不适于镶嵌的极薄钢带表面夹杂物检验提供了可行方案。附图说明[0026] 图1是钢板横向截面夹杂物微观形貌图；[0027] 图2是实施例1钢板Z向表面夹杂物微观形貌图；[0028] 图3是实施例2钢板Z向表面夹杂物微观形貌图。具体实施方式[0029] 本发明公开了一种检验薄钢板表面夹杂物的金相试样制备方法。本领域技术人员可以借鉴本文内容，适当改进工艺参数实现。特别需要指出的是，所有类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的，它们都被视为包括在本发明。本发明的方法及应用已经通过较佳实施例进行了描述，相关人员明显能在不脱离本发明内容、精神和范围内对本文所述的方法和应用进行改动或适当变更与组合，来实现和应用本发明技术。[0030] 一种检验薄钢板表面夹杂金相试样的制备方法，具体包括如下步骤：[0031] 1、截取薄板状夹杂缺陷试样：[0032] 针对表面暴露有夹杂缺陷需要做金相检验的薄钢板样品，首先选择宏观可见夹杂物分布的区域，沿夹杂分布的延长线方向取长30～70mm，宽10～30mm长方形板状试样，在板状试样上尽量使夹杂物严重位置趋于长度方向的1/2‑2/3长度范围。[0033] 2、板状样品弯折成直角L型金相样品：[0034] 将板状试样的四周倒角，避免后续制样时发生刮伤。再将夹杂物存在的表面朝下,沿着板状样品的纵向,在远离夹杂物一端取1/3长度，用机械弯折的方法将板状试样沿横向折起，近似呈90度角。制成L型金相样品。确保夹杂物区域位于L型金相样品直角底边的外底面。[0035] 3、L型样品的磨制抛光制备操作：[0036] (1)选用机械磨光的方法，先在金相预磨机上用水砂纸粗磨试样：手持L状试样的直角立边，顺势将手掌外侧按压到夹杂物存在的底面上,对底面施以均匀适中的压力，使夹杂物存在的底面整体接触到预磨机旋转的砂纸磨盘上，.选取由粗到细的砂纸加水磨制,直到最细一到砂纸磨光为止。[0037] (2)机械抛光试样：将砂纸磨光的试样表面置于机械抛光机上抛光，同样采取手持板状试样L的直角立边、用手掌外侧对夹杂物底面均匀适压的方法在抛光磨盘上抛光。其间，紧握试样直角的手势要顺应抛光盘的旋转将磨面均衡地接触到抛光盘上，同时在抛光盘旋转的法线方向略作往复移动。随时补充磨料或适当加水润滑，防止磨面拖伤。润滑的效果以磨面离开抛盘后，表面的水膜在1s‑5s内即可蒸发掉为理想润滑状态。经过抛光，均匀抛去最细一道砂纸留下的划痕，试样表面达到平整的镜面状态。[0038] 4、金相显微观察检验：[0039] 将制备好的平整光亮试面置于倒置型光学金相显微镜载物台上，用压片夹压住试面，即可观察试面上较严重夹杂物的形态和分布状态。定位夹杂物位置，以便进一步定性定量分析。[0040] 实施例1：[0041] 一种化学成分为：C0.11wt％；Si0.014wt％；Mn0.45wt％；P0.0021wt％；S0.0031wt％；余量为Fe的0.9mm厚冷轧退火钢带、检验薄钢板表面和皮下存在的夹杂缺陷。[0042] 常规截取的纵向截面金相试样无法准确截取到存在夹杂物的位置，检测存在偶然性，横向截面试样只能观察到试样的部分截面，无法看到夹杂物整体的分布情况，见图1。[0043] 检验上述薄钢板表面夹杂金相试样的制备方法，具体包括如下步骤：[0044] 1、截取表面有夹杂缺陷的板状试样：[0045] 从表面有宏观可见的条带状夹杂缺陷的钢带上选取代表性位置，沿夹杂分布的延长线方向取长60mm，宽30mm长方形板状试样，在板状试样上尽量使夹杂物严重位置趋于60mm长度方向的1/2‑2/3长度范围。[0046] 2、将板状试样弯折成L型直角金相样品：[0047] 首先将板状试样的四角倒角，避免后续制样时发生刮伤。再将夹杂物存在的表面翻转朝下，沿着板状样品的纵向，在远离夹杂物一端取1/3长度，用机械弯折的方法将板状试样沿横向折起，近似呈90度角。制成L型金相样品。确保夹杂物区域位于L型金相样品直角底边的外底面。[0048] 3、L型直角金相样品的制备：[0049] (1)在金相试样预磨机上磨制试面:手持直角板状试样的立边,将有夹杂物的底面整体接触到旋转水砂纸磨盘上,对底面施以均匀适中的压力进行加水磨制。经过由粗到细的砂纸研磨，获得一个初始光滑的试面。[0050] (2)将砂纸磨制好的具有微细磨痕的试样表面置于金相试样抛光机上，采用与磨光制备同样的方法进行抛光：手持直角板状试样的立边,将有夹杂物的底面整体接触到旋的抛光盘上,对底面施以均匀适中的压力进行抛光。与此同时，沿着旋转盘的法线方向移动试样，让试样面在一定压力下与转盘做相对运动，除去试面上划痕，使抛光面达到平整无疵的镜面。[0051] 4、显微观察定位夹杂物：[0052] 将制备好的试样面置于倒置光学显微镜载物台上，用压片夹压住直角底边，观察试样上夹杂物形态，即可定位出夹杂物最严重位置的典型夹杂物的形态和分布。开展夹杂物的定性定量分析，见图2。[0053] 实施例2：[0054] 用于含C0.03wt％；Si0.02wt％；Mn0.20wt％；P0.01wt％；S0.008wt％；Al0.03％；余量为Fe的厚度为1.4mm的低碳钢冷轧薄板表面翘皮、裂纹缺陷的检验。[0055] 检验上述薄钢板表面夹杂金相试样的制备方法，具体包括如下步骤：[0056] 1、截取宏观表面有夹杂缺陷的板状试样：[0057] 在钢板表面翘皮位置选取有代表性区域，沿着夹杂分布的延长线方向取长60mm，宽30mm长方形板状试样，在板状试样上尽量使夹杂物严重位置趋于60mm长度方向的1/2‑2/3长度范围。[0058] 2、将板状试样弯折成L型直角金相样品：[0059] 首先将板状试样的四角倒角,避免后续制样时发生刮伤。再将夹杂物存在的表面翻转朝下,沿着板状样品的纵向,在远离夹杂物一端取1/3长度，用机械弯折的方法将板状试样沿横向折起，近似呈90度角。制成L型金相样品。确保夹杂物区域位于L型金相样品直角底边的外底面。[0060] 3、L型直角金相样品的制备:[0061] (1)在金相试样预磨机上磨制试面：手持直角板状试样的立边，将有夹杂物的底面整体接触到旋转的水砂纸磨盘上，对底面施以均匀适中的压力进行加水磨制。经过由粗到细的砂纸研磨，获得一个初始光滑的试面。[0062] (2)将砂纸磨制好的具有微细磨痕的试样表面置于金相试样抛光机上，采用与磨光制备同样的方法进行抛光：手持直角板状试样的立边,将有夹杂物的底面整体接触到旋的抛光盘上,对底面施以均匀适中的压力进行抛光。与此同时，沿着旋转盘的法线方向前后移动试样，让试样磨面在一定压力下与转盘做相对运动，除去试面上划痕，使抛光面达到平整无疵的镜面。[0063] 4、显微观察定位夹杂物：[0064] 将制备好的试样面置于倒置光学显微镜载物台上，用压片夹压住直角底边，观察试样上夹杂物形态，即可定位出夹杂物最严重位置的典型夹杂物的形态和分布。开展夹杂物的定性定量分析，见图3。[0065] 本发明采用直角弯折方法取L型试样，对钢板Z向表面进行磨制抛光制备，进而有效显示表面或皮下非金属夹杂物。可准确定位薄钢板表面夹杂物缺陷，解决传统夹杂物取样随机性大，漏检严重夹杂区域的问题。可在较大范围内直接寻找夹杂物存在位置,确定代表性夹杂物的性质、形态、分布状态。大大降低了常规夹杂物检验方法存在的偶然性。可实现对极薄钢板或钢带表面直接磨制、观察分析，避免了由于钢板过薄，采用纵向取样时边缘效应造成夹杂物脱落，形成漏检的现象。制样方法简便，方便磨制抛光操作。只要施压控制得当，即可获得理想夹杂物检验试面。尤其对不适于镶嵌的极薄钢带表面夹杂物检验提供了可行方案。[0066] 以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

专利地区：辽宁

专利申请日期：2022-03-30

专利公开日期：2024-11-29

专利公告号：CN114942166B