一种利用C扫超声探伤仪观察铸锭粗大晶粒组织的方法技术

本发明专利技术公开了属于金相制备和无损检测超声探伤领域的一种利用C扫超声探伤仪观察铸锭粗大晶粒组织的方法。该方法通过试样切取、表面抛光、水浸C扫探伤成像、测量和计算步骤，观测到具有粗大晶粒的铸锭的显微组织全貌。该方法操作简单，对采用设备要求低，实用性强。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于金相制备和无损检测超声探伤领域，具体涉及一种利用C扫超声探伤仪观察铸锭粗大晶粒组织的方法。
技术介绍
材料的性能，无论是力学性能还是物理特性，都与其显微组织密切相关。因此，显微组织观察和晶粒度的测量，是金属材料性能分析的基本项目。当前观察材料显微组织的方法都是制备金相，再利用光学显微镜和电子显微镜等设备进行观察和测量。制备金相采用的都是小样品，一是便于夹持和磨制；二是受设备要求限制；再者就是一般这样的晶粒尺寸都很细小，必须放大后才能观察到。但是，对于纯金属和某些特殊需要的合金，其铸态组织晶粒巨大。光学显微镜和电子显微镜都无法观察到显微组织的全貌。通常的做法是在铸锭或者铸件上取样，将试样用车床以一定速度车光，再进行腐蚀，用肉眼观察其晶粒尺寸与分布。但是这种方法无法留下直观的图形和数据。切取小样磨制金相观察，很难观察到组织的全貌，要么只观察到晶粒内部(如图la、lb)，要么就是只看到晶界(如图h、2b)。在无损检测领域，超声探伤一般用于锻件、轧制件等变形处理工艺工件和形状不规则的铸件的内部探伤，而且要求铸件晶粒较为细小。对于作为原材料的具有粗大晶粒的金属铸件或铸锭，一般不进行探伤。将超声探伤应用于显微组织观察和测量还未见报道。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种利用C扫超声探伤仪观察铸锭粗大晶粒组织的方法， 解决难以观测到具有粗大晶粒的铸锭的显微组织全貌的问题，其原理是利用铸态晶粒组织不均勻而致使超声波回波强弱发生变化，不同强弱着以不同颜色，从而显示出晶粒组织。一种利用C扫超声探伤仪观察铸锭粗大晶粒组织的方法，其特征在于，按照以下步骤进行(1)切取试样在要进行金相分析的铸锭上切取试样，该试样尺寸取决于要分析铸锭的截面尺寸和水浸C扫超声探伤系统水槽与行程的尺寸，试样的厚度在5 40mm之间；(2)试样表面车光将试样两表面车光，且相互平行；(3)水浸C扫探伤成像将试样放入水槽进行探伤扫描，阀门值的范围设置3% 30%,水浸C扫超声探伤系统自动绘制图像，根据回波的强弱，显现试样的晶粒组织；(4)对晶粒进行测量和计算，保存绘制的C扫超声波图像，利用图像处理软件测量和计算晶粒尺寸以及不同组织的比例关系。所述铸锭为晶粒尺寸彡1000 μ m的任何纯金属和合金的铸锭或铸件。所述步骤⑵中试样的表面粗糙度彡Ra3. 2 μ m。本专利技术的有益效果本专利技术的方法不用制备金相就方便快速观测量铸锭晶粒尺寸，解决难以观测到具有粗大晶粒的铸锭的显微组织全貌的问题。该方法操作简单，对采用设备要求低，实用性强。附图说明图Ia所示为EB熔炼的Ni铸锭金相观察到的晶粒内部；图Ib所示为铸造的AlSil合金铸锭金相观察到的晶粒内部；图加所示为EB熔炼的Ni铸锭金相观察到的晶界；图2b所示为铸造AlSil合金铸锭金相观察到的晶界；图3a所示为EB熔炼Ni铸锭超声探伤得到晶粒图像；图北所示为AlSil铸锭横截面超声探伤得到晶粒图像。具体实施例方式下面以具体实施例对本专利技术做进一步说明实施例1用水浸C扫超声探伤观察EB熔炼的M铸锭的截面晶粒组织，该铸锭外皮车光后直径为Φ 305mm。具体步骤如下(1)用锯床从Ni铸锭上切割1片，厚度为25mm。(2)用车床将该铸片两面车光车平，表面粗糙度Ra3. 0 μ m。(3)将该铸片放入美国物理声学公司(PAC)生产的水浸C扫系统的水槽中，对焦后，将阀门值设为5 %，开始探伤扫描，系统自动绘制探伤图像。(4)保存图像，如图3a所示，观察和分析铸锭组织。整个铸锭由边缘的较小尺寸晶粒和心部的大尺寸晶粒构成，心部大晶粒的尺寸在30 60mm之间，大晶粒所占面积约为 65%。施实例2用水浸C扫超声探伤观察AlSil铸锭的柱状晶组织，AlSil铸锭的直径135mm。具体步骤如下(1)用锯床从AlSil铸锭沿径向切取厚度为15mm的AlSil片。(2)将该切片在车床车光，表面粗糙度Ra3. Oym0 (3)将该铸片放入PAC水浸C扫系统的水槽中，对焦后，将阀门值设为5 %，开始探伤扫描，系统自动绘制探伤图像。 (4)保存图像，如图北所示，观察和分析柱状晶组织。可以看出，柱状晶主要从圆盘边缘生长到圆片半径的约二分之一处，柱状晶宽度3 5mm。本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种利用Ｃ扫超声探伤仪观察铸锭粗大晶粒组织的方法，其特征在于，按照以下步骤进行：（１）切取试样：在要进行金相分析的铸锭上切取试样，该试样尺寸取决于要分析铸锭的截面尺寸和水浸Ｃ扫超声探伤系统水槽与行程的尺寸，试样的厚度在５～４０ｍｍ之间；（２）试样表面车光：将试样两表面车光，且相互平行；（３）水浸Ｃ扫探伤成像：将试样放入水槽进行探伤扫描，阀门值的范围设置３％～３０％，水浸Ｃ扫超声探伤系统自动绘制图像，根据回波的强弱，显现试样的晶粒组织；（４）对晶粒进行测量和计算，保存绘制的Ｃ扫超声波图像，利用图像处理软件测量和计算晶粒尺寸以及不同组织的比例关系。

【技术特征摘要】
1.一种利用C扫超声探伤仪观察铸锭粗大晶粒组织的方法，其特征在于，按照以下步骤进行(1)切取试样在要进行金相分析的铸锭上切取试样，该试样尺寸取决于要分析铸锭的截面尺寸和水浸C扫超声探伤系统水槽与行程的尺寸，试样的厚度在5 40mm之间；(2)试样表面车光将试样两表面车光，且相互平行；(3)水浸C扫探伤成像将试样放入水槽进行探伤扫描，阀门值的范围设置3% 30%,水浸C扫超声探伤系统自动绘制图像，根据回波的强弱，显...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘红宾，王欣平，何金江，王永辉，朱晓光，万小勇，
申请(专利权)人：北京有色金属研究总院，有研亿金新材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：11