[发明专利]一种大型铸锻件宏观偏析简易三维重构方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种三维重构方法，尤其是涉及一种大型铸锻件宏观偏析简易三维重构方法。

背景技术

大型铸锻件是国家重大技术装备、重大工程建设所必需的重要基础部件，广泛运用于能源设备、矿山设备、交通运输、军工产品、大型科研装置等各个方面，其生产制造能力是衡量一个国家重大技术装备自给能力的标志之一。

大型铸锻件的生产需经过冶炼-铸锭-锻造-热处理-机加工等步骤，由于大型铸锻件体积和质量都很大，钢锭的宏观组织可分为激冷层、柱状晶区、树枝晶区、等轴晶区、沉积锥区等。钢锭凝固后，从晶粒内到宏观钢锭的不同部位，化学成分都不是均匀的，偏析的存在是不可避免的。偏析可以分为微观偏析和宏观偏析，微观偏析指的是小范围内的化学成分不均匀，一般在一个晶粒尺度范围以内；宏观偏析指的是大尺寸范围内的化学成分不均匀，如树枝状偏析、带状偏析等。

微观偏析对钢锭及锻件力学性能的影响是明显的，由于成分不均匀造成组织上的差别，导致冲击韧性和塑性下降，增加了热裂倾向性，有时还使钢锭难于加工。宏观偏析的产生，使钢锭的力学性能和物理性能产生很大差异，要想消除宏观偏析是很困难的，只能尽量减少。

大型偏析采用单一磨面观察不能反应实际的偏析情况，从不同的方向进行金相观察得到的宏观形貌和微观组织都不一样，采用单一磨面进行观察甚至会得到错误的结论，必须采用三维重构才能得到材料偏析分布的实际情况。常规的三维重构方法多采用切片来进行，这需要有专业的设备进行分层切片，然后采用专业的软件进行重构。采用切片法进行三维重构费时费力，中间不能出现任何差错，某一处切失败后，整个重构即失败，成功率、效率较低，不能满足工厂大规模生产的需求。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种设备简单、重构效率高的大型铸锻件宏观偏析简易三维重构方法。

1)样品的抛光步骤：采用线切割方法将大型铸锻件样品分割为多块子样品，并对每块子样品共顶点的三个面进行磨光和抛光处理；

2)样品的化学浸蚀步骤：对抛光后的子样品进行化学浸蚀处理，标记特征点；

3)照片的获取和三维重构步骤：获取化学浸蚀后的子样品的金相照片，根据所标记的特征点进行三维重构。

所述抛光步骤具体为：

1a)样品的切取：将从实际大型铸锻件取下来的样品用线切割的方法切取立方体子样品；1b)样品的粗磨：选择子样品的共顶点的三个面进行磨光，每个面依次经过180#→320#→600#的氧化铝或碳化硅耐水砂纸研磨，研磨盘的转速设定为500～800rpm，每次换下一道次砂纸，将子样品沿磨制面旋转90度，研磨至新一道次的磨痕盖住上一道次的磨痕为止；

1c)样品的精磨：将粗磨后的子样品在1200#的氧化铝耐水砂纸上进行研磨，研磨盘的转速设定为300～500rpm，沿上一道次磨痕垂直的方向研磨至不可见上一道次磨痕为止；

1d)样品的抛光：将经过精磨后的子样品置于毛料抛光布上抛光，依次使用9μm→3μm→0.5μm的金刚石抛光液，转速为200～300rpm，获得光亮且没有麻点的抛光面，冲洗并吹干。

所述子样品的棱边长为13-18mm。

所述化学浸蚀步骤具体为：

2a)化学浸蚀：将抛光后的子样品放入浸蚀液中，磨光面朝上，浸没腐蚀3～5min后取出，洗净样品表面的发灰产物之后，冲洗并吹干；

所述浸蚀液包括硝酸和酒精，其比例为4～5：100；

2b)特征点标记：在金相显微镜下对子样品的特征点进行标记，所述特征点包括共顶点的三个棱的所有顶点。

所述三维重构步骤具体为：

3a)设置放大倍数，在体式显微镜下获得子样品中共顶点的三个面的金相照片，所述照片中子样品的边缘与照片边缘平行；

3b)根据照片的实际位置和所标记的特征点进行三维重构，重构时相邻面的共用棱边是重合的。

所述放大倍数为5～25。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

与现有技术相比，本发明为建立高温扩散工艺与材料偏析程度，材料的偏析程度与材料相变动力学、材料的宏观力学性能特别是低温冲击韧性之间的关系，提供了偏析表征的基础，具体具有以下优点：

(1)采用从相互垂直的三个方向磨面观察，近似得到材料偏析的三维分布情况，解决了切片法三维重构效率较低、不能满足工厂大规模生产需求的问题。

(2)解决了常规单一金相显微镜不能反应样品偏析真实情况的问题。