【摘要】 金属材料的机械和物理性能与微观结构之间的关系已得到充分证明

金属材料的机械和物理性能与微观结构之间的关系已得到充分证明；例如，通过Hall-Petch关系，其中强度与晶粒直径[1]和[2]的平方根成反比。钢的一个基本参数是晶粒度，细化晶粒度可以改善许多力学性能。因此，准确的粒度测量至关重要。这需要准确识别所有晶界，传统上使用光学显微镜（LOM）进行测量。这通常涉及钢表面的化学蚀刻，以突出晶界。然而，在某些情况下，化学蚀刻由于复杂的微观结构而变得复杂，其中不可能清楚地显示所有晶界，因此无法确定准确的晶粒尺寸。这种微观结构的示例如图1所示，这是一种具有

图一 光学显微照片显示难以区分珠光体显微结构，使得难以区分单个晶粒

复杂珠光体微观结构的热轧钢棒；这种精细的层状结构使得通过蚀刻很难揭示和识别所有晶界。在这些情况下，EBSD是一种替代方法，因为它通过测量晶体取向来检测晶界，克服了图像分析的局限性，并能够准确确定晶粒尺寸。此外，EBSD具有识别特殊边界或重合位置晶格边界的独特能力，这对于具有形成孪晶倾向的材料（如奥氏体）的精确晶粒尺寸测量至关重要。除了比LOM更精确之外，现代EBSD系统中可用的自动化还能够快速、方便地分析大量样品表面，从而获得有效的统计数据。图2显示了热轧钢棒的拼接晶粒图[3]；从中心到边缘，对四分之一的样品表面进行了分析，从而能够确定具有代表性的粒度测量值。这种钢用于制造桥梁缆索，在桥梁缆索制造过程中，发现晶粒尺寸对最终钢丝的性能至关重要。钢的另一个重要特征是相分数识别和量化。不同相的相对分数会影响钢在不同状态下的行为。在某些情况下，使用X射线显微分析或X射线分析与EBSD的组合，可以很容易地识别单个或第二相。

图2 热轧钢棒的拼接晶粒图

[1] F. J. Humphreys, Journal of Materials Science 36 (2001) 3833.

[2] A. P. Day and T. E. Quested, Journal of Microscopy 195 (1999) 186.

[3] Goulden, J., Jiang, H., Thomsen, K., & Mehnert, K. (2016). The Application of Automated Microanalysis on SEM to the Characterization of Steel Samples. Microscopy and Microanalysis, 22(S3), 1942-1943. doi:10.1017/S1431927616010552

 

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