稀土元素对稀土钢材的净化有效性的分析方法及其应用技术

本发明专利技术涉及材料分析领域，公开了一种稀土元素对稀土钢材的净化有效性的分析方法及其应用。所述分析方法通过采用电子扫描显微镜观测稀土钢材的微观形貌，并采用透射电子显微镜观测稀土钢材基体内的原子排布方式，准确地判断稀土元素是否有效净化稀土钢材中的杂质元素，实用性强，能够广泛应用。能够广泛应用。能够广泛应用。

【技术实现步骤摘要】
稀土元素对稀土钢材的净化有效性的分析方法及其应用


[0001]本专利技术涉及材料分析领域，具体涉及一种稀土元素对稀土钢材的净化有效性的分析方法及其应用。

技术介绍

[0002]稀土元素对钢以及合金的组织和力学性能具有十分重要的影响。稀土具有深脱氧、深脱硫的作用，可以变质和细化夹杂物，稀土可以抑制晶粒长大，从而提高金属材料的韧塑性、疲劳性能、耐磨性、耐蚀性和耐热性等。
[0003]稀土元素常被加入到高端轴承钢中，用以提升高端轴承钢的力学性能。但我国一直未掌握高端轴承钢的制造方法，逆向设计与研发轴承钢是制造轴承钢的重要一步。
[0004]因此，探索出一种能够明确稀土钢中的稀土元素对该稀土钢中的杂质元素净化是否有效的分析方法，对研发和逆向设计高端轴承钢是具有重要意义的。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是为了克服现有技术中无法判断稀土钢材中的稀土元素对所述稀土钢材的净化是否有效的问题。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术第一方面提供一种稀土元素对稀土钢材的净化有效性的分析方法，包括以下步骤：S1：采用电子扫描显微镜观测所述稀土钢材，所述稀土钢材中含有铁元素、碳元素和稀土元素，所述稀土元素中，所述碳元素的含量为0.10wt%~0.25wt%；若观测不到所述稀土元素形成的第二相析出相，得到结果1，所述结果1为所述稀土元素未有效净化所述稀土钢材；若能够观测到所述稀土元素形成的所述第二相析出相，对所述第二相析出相所在位置的所述稀土钢材进行透射电子显微镜样品制样，得到待测样品；S2：采用透射电子显微镜观测所述待测样品，获取所述待测样品的原子排布图；若所述原子排布图中的原子呈并排交叉式排列，得到结果2，所述结果2为所述稀土元素有效净化所述稀土钢材；若所述原子排布图中的原子呈聚集式排列，得到所述结果1。
[0007]优选地，步骤S2还包括以下步骤：通过能谱分析所述待测样品中各元素的分布情况；若各所述元素的原子分布均匀，得到所述结果1；若各所述元素的原子分布不均匀，得到所述结果2。
[0008]优选地，所述稀土钢材中的所述碳元素的含量为0.15wt%~0.20wt%。
[0009]优选地，所述稀土钢材中的所述稀土元素的含量为0.03wt%~0.1wt%。
[0010]优选地，所述稀土元素为镧系元素、钇元素和钪元素中的至少一种。
[0011]优选地，所述稀土钢材中还含有锰元素、硅元素、铝元素、钼元素、铜元素、镍、钛元
素、氮元素中的至少一种。
[0012]进一步优选地，所述稀土钢材中，所述锰元素的含量为1.75wt%~1.80wt%，所述硅元素的含量为0.25wt%~0.30wt%，所述铝元素的含量为1.50wt%~1.55wt%，所述钼元素的含量为0.00~0.05wt%，所述铜元素的含量为0.005wt%~0.015wt%，所述镍元素的含量为0.005wt%~0.010wt%，所述钛元素的含量为0.00~0.005wt%，所述氮元素的含量为0.000~0.005wt%，余量为铁元素。
[0013]优选地，步骤S1中，观测所述稀土钢材时，所述电子扫描显微镜的放大倍数使得观测标尺为1μm~10μm。
[0014]优选地，所述待测样品的厚度为40nm~80nm。
[0015]优选地，步骤S2中，观测所述待测样品时，所述透射电子显微镜的放大倍数使得观测标尺为100pm~1000pm。
[0016]本专利技术第二方面提供上述分析方法在评估稀土元素对稀土钢材的净化有效性中的应用。
[0017]通过上述技术方案，能够直观地观察到稀土钢材中稀土元素的原子排布方式，准确地判断稀土元素是否有效净化稀土钢材中的杂质元素，机制清晰，实用性强，能够广泛应用。
附图说明
[0018]图1是本专利技术实施例1所述的稀土钢材I在观测标尺为5μm时的电子扫描显微镜图；图2是本专利技术实施例1所述待测样品I在观测标尺为5μm时的电子扫描显微镜制备图；图3是本专利技术实施例1所述的待测样品I在观测标尺为10μm时的电子扫描显微镜图；图4是本专利技术实施例1所述的待测样品I在观测标尺为500pm时的透射电子显微镜图；图5是本专利技术实施例1所述的待测样品I在观测标尺为500pm时的能谱分析图，其中，图5（a）是所述待测样品I中的S元素分布情况图，图5（b）是所述待测样品I中的O元素分布情况图，图5（c）所述待测样品I中的稀土元素Ce元素分布情况图，图5（d）是所述待测样品I中的Ca元素分布情况图；图6是本专利技术实施例2所述的待测样品II在观测标尺为500pm时的透射电子显微镜图；图7是本专利技术实施例2所述的待测样品II在观测标尺为500pm时的能谱分析图，其中，图7（a）是所述待测样品II中的S元素分布情况图，图7（b）是所述待测样品II中的O元素分布情况图，图7（c）所述待测样品II中的稀土元素Ce元素分布情况图，图7（d）是所述待测样品II中的Ca元素分布情况图；图8是本专利技术实施例3所述的稀土钢材III在观测标尺为5μm时的电子扫描显微镜图；图9是本专利技术实施例提供的稀土钢材的应力应变曲线图；图10是本专利技术具体实施方式中所述的分析方法的步骤流程图。
具体实施方式
[0019]在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
[0020]如前所述，本专利技术的第一方面提供了一种稀土元素对稀土钢材的净化有效性的分析方法，如图10所示，包括以下步骤：S1：采用电子扫描显微镜观测所述稀土钢材，所述稀土钢材中含有铁元素、碳元素和稀土元素，所述稀土元素中，所述碳元素的含量为0.10wt%~0.25wt%；若观测不到所述稀土元素形成的第二相析出相，得到结果1，所述结果1为所述稀土元素未有效净化所述稀土钢材；若能够观测到所述稀土元素形成的所述第二相析出相，对所述第二相析出相所在位置的所述稀土钢材进行透射电子显微镜样品制样，得到待测样品；S2：采用透射电子显微镜观测所述待测样品，获取所述待测样品的原子排布图；若所述原子排布图中的原子呈并排交叉式排列，得到结果2，所述结果2为所述稀土元素有效净化所述稀土钢材；若所述原子排布图中的原子呈聚集式排列，得到所述结果1。
[0021]为了探究稀土钢材中的稀土元素对所述稀土钢材中的杂质元素是否有效净化，专利技术人发现，在稀土钢材中，稀土元素对杂质元素的净化有效性直接影响所述稀土钢材的力学性能，因此，专利技术人研发出上述分析方法，通过上述分析方法能够直观地观察所述稀土钢材的微观形貌和原子排布方式，通过观察所述稀土钢材的微观形貌和原子排布方式，能够直观准确地判断出稀土元素是否有效净化稀土钢材中的杂质元素。
[0022]专利技术人发现，当所述稀土元素的添加量不足时，稀土元素无法有效净化稀土钢材基体内固溶的杂质元素，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种稀土元素对稀土钢材的净化有效性的分析方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：采用电子扫描显微镜观测所述稀土钢材，所述稀土钢材中含有铁元素、碳元素和稀土元素，所述稀土元素中，所述碳元素的含量为0.10wt%~0.25wt%；若观测不到所述稀土元素形成的第二相析出相，得到结果1，所述结果1为所述稀土元素未有效净化所述稀土钢材；若能够观测到所述稀土元素形成的所述第二相析出相，对所述第二相析出相所在位置的所述稀土钢材进行透射电子显微镜样品制样，得到待测样品；S2：采用透射电子显微镜观测所述待测样品，获取所述待测样品的原子排布图；若所述原子排布图中的原子呈并排交叉式排列，得到结果2，所述结果2为所述稀土元素有效净化所述稀土钢材；若所述原子排布图中的原子呈聚集式排列，得到所述结果1。2.根据权利要求1所述的分析方法，其特征在于，步骤S2还包括以下步骤：通过能谱分析所述待测样品中各元素的分布情况；若各所述元素的原子分布均匀，得到所述结果1；若各所述元素的原子分布不均匀，得到所述结果2。3.根据权利要求1所述的分析方法，其特征在于，所述稀土钢材中的所述碳元素的含量为0.15wt%~0.20wt%；和/或，所述稀土钢材中的所述稀土元素的含量为0.03wt%~0.1wt%。4.根据权利要求1所述的分析方法，其特征在于，所述稀土元素为镧系元素、钇元...

【专利技术属性】
技术研发人员：喻旺珍，余红，张家璇，申勇峰，
申请(专利权)人：长沙凯普乐科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：