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電子顯微鏡研究合金添加元素對(duì)合金鑄件顯微結(jié)構(gòu)的影響
閱讀：1600 發(fā)布時(shí)間：2013-1-15
實(shí)驗(yàn)方法
1. 合金之熔解：
熔煉所使用的原料，鐵為中鋼所生產(chǎn)的AISI 1008普通碳鋼鋼錠，鋁為純度99.7%的電解鋁錠，錳為片狀之電解錳，碳為細(xì)碳粉，鈮為純度40%的鈮鐵，鈦為純度60%的鈦鐵，釩為純度72%的釩鐵。一般鑄造試片均以砂模制造，本論文主要目的乃在于觀察鑄件內(nèi)部顯微結(jié)構(gòu)，為求盡量減少諸如落砂、夾渣等因素對(duì)顯微結(jié)構(gòu)產(chǎn)生異常影響，故而使用的鑄模為直徑80mm、長度300mm的陶瓷模，外層用二氧化碳模包覆此陶瓷模。澆鑄前，陶瓷模內(nèi)壁須涂上一層涂模劑，然后將鑄模置于燒結(jié)爐內(nèi)預(yù)熱至700℃。澆鑄陶瓷模所需的冒口采用二氧化碳模，模內(nèi)并襯以形狀適宜的冒口保溫套。冒口作好后，在澆鑄之前也須放入電爐中烘烤預(yù)熱，烘烤溫度為200℃，時(shí)間一至二小時(shí)。充分的烘烤預(yù)熱可以*消除鑄模及冒口所含的水份，以避免澆鑄時(shí)水蒸氣在鑄錠內(nèi)形成氣孔。
依照設(shè)計(jì)之成份重量百分比，及參照各原料之純度，計(jì)算出各原料所需之重量，依序加入熔煉。原料重量秤好以后，先將大塊鋼料置于高週波感應(yīng)爐內(nèi)，待大塊鋼料融化后，再加入其他較小的鋼料。等鐵塊全部熔化成液體時(shí)，使用鋁箔紙包覆碳粉，將碳粉加入鐵水中，同時(shí)加上錳料覆蓋其上，并需儘快將碳粉熔融于鐵水，以避免其懸浮于鐵水上而揮發(fā)氧化掉。錳料分?jǐn)?shù)次添加完畢后，即進(jìn)行除渣工作。接著添加少量合金，依熔點(diǎn)高低由高而低循序添加，等全部熔化后，將事先已經(jīng)切成小塊狀的鋁料分?jǐn)?shù)次添加，等鋁料全部熔化，并與鋼水充分混合后，隨即再進(jìn)行除渣工作。經(jīng)過數(shù)次除渣完成，即可澆鑄。澆鑄溫度在1450℃至1550℃之間。
2. 合金澆鑄：
將鐵、錳、鋁、碳依序加入，待材料*熔化充分混合，并經(jīng)數(shù)次除渣后，將熔融鋼水由高週波感應(yīng)爐中倒入澆斗中，再將鋼水由澆斗徐徐注入三個(gè)已準(zhǔn)備妥當(dāng)?shù)蔫T模中。澆鑄前，澆斗要先烘烤預(yù)熱，以避免導(dǎo)致鋼水飛濺、水蒸氣殘留于鋼液中、以及鋼水因溫度降低太快而凝固于澆斗內(nèi)壁。為確保陶瓷模表面乾燥，以及避免鑄模太冷而影響鑄錠表面品質(zhì)，鑄模必須事先在燒結(jié)爐內(nèi)烘烤預(yù)熱，在澆鑄前五分鐘才將鑄模取出，并安裝上經(jīng)烘烤預(yù)熱過的冒口。
在鑄模的設(shè)計(jì)上，使用冒口和保溫套，可使鑄錠之收縮孔減至zui低，除了可減少材料之損耗外，也可以使鋼液中zui后凝固之雜質(zhì)殘留于冒口而給予切除。另外也使用冒口發(fā)熱劑撒覆于冒口內(nèi)的鋼水表面，減緩冒口內(nèi)鋼水之凝固速率，使冒口確實(shí)發(fā)揮補(bǔ)充鋼水的功用，同時(shí)也讓鋼液中的熔渣有足夠的時(shí)間浮到冒口處而予以切除。
3. 顯微結(jié)構(gòu)觀察與機(jī)械性質(zhì)測試：
金相觀察試片制作的次序?yàn)椋?）切割、（2）鑲埋、（3）利用100號(hào)、200號(hào)、400號(hào)、800號(hào)和1000號(hào)砂紙依次研磨、（4）利用3μ、0.3μ、和0.05μ氧化鋁粉依次細(xì)拋光及（5）利用15%硝酸＋85%乙醇浸蝕，制作好的試片以金相顯微鏡觀察。
穿透式電子顯微鏡試片制作的次序?yàn)椋?）利用精密切割機(jī)將試片切割成約1.0mm的厚度、（2）將試片以迴轉(zhuǎn)式研磨拋光機(jī)研磨至約0.2mm厚度、（3）利用衝壓機(jī)將試片衝壓成直徑為3mm的圓形薄片、（4）利用1200號(hào)砂紙研磨至約0.05 mm的厚度及（5）以雙重噴射電拋光機(jī)（double-jet electro-polisher）拋光。電拋光溶液為90%冰醋酸＋10%過氯酸（過氯酸純度為70%），電拋光溶液保持在15℃左右，電流密度約每平方公分30mA。
穿透式電子顯微鏡觀察是利用JEOL－2000FX型掃描穿透式電子顯微鏡（STEM），一般操作電壓為200kV。利用明視野（bright field）、暗視野（dark field）和選擇區(qū)域繞射圖型（selected area diffraction pattern）等方法，來觀察顯微組織和相鑑定。
將鐵錳鋁碳合金鑄件分別做成標(biāo)準(zhǔn)的拉伸試片。拉伸試驗(yàn)?zāi)耸褂?Instron 1132 試驗(yàn)機(jī)測試，測試時(shí)的應(yīng)變率為6.218×10-4sec-1。衝擊試驗(yàn)則是采用沙丕（charpy）衝擊試驗(yàn)法，分別測試室溫及液態(tài)氮溫度鑄件的衝擊值。
參考資料
http://www.bjsgyq.com/
生物顯微鏡 ， 光學(xué)顯微鏡
http://www.bjsgyq.com/
生物顯微鏡 ， 光學(xué)顯微鏡