用格柵法測(cè)CPR1000不銹鋼泵殼中的鐵素體含量

乙繼海

(中國(guó)第一重型機(jī)械股份公司鑄鍛鋼事業(yè)部，黑龍江161042)

隨著我國(guó)核電事業(yè)的不斷發(fā)展，各項(xiàng)檢驗(yàn)工藝規(guī)程也在不斷完善。我們根據(jù)AFNOR標(biāo)準(zhǔn)NF A05-165編寫了新的CPR1000水壓試驗(yàn)不銹鋼泵殼組織鐵素體含量金相檢驗(yàn)工藝規(guī)程，并通過(guò)了東方阿?，m不銹鋼主泵泵殼的制造資質(zhì)及國(guó)家核安全局的認(rèn)可。

1 格柵法檢驗(yàn)的原理

根據(jù)鐵素體的含量范圍，選用不同規(guī)格的格柵片。根據(jù)鐵素體分布的規(guī)律，將格柵片按要求放在顯微組織剖面上。對(duì)落在鐵素體上的格柵點(diǎn)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，再根據(jù)公式計(jì)算出鐵素體的含量。

2 格柵法檢驗(yàn)的要點(diǎn)

在新的工藝規(guī)程中，采用格柵法測(cè)定鐵素體含量。我們從國(guó)外訂購(gòu)了4組正方形格柵片及顯微鏡附件，專門用于研究制訂CPR1000主泵泵殼鐵素體含量檢驗(yàn)規(guī)程。格柵法檢測(cè)的要點(diǎn)是：

(1)鐵素體含量應(yīng)由在零件加工表面或試樣上所進(jìn)行的一組若干次測(cè)量的平均值來(lái)確定。對(duì)于試樣，如果可能，應(yīng)在兩個(gè)相互垂直的平面上進(jìn)行測(cè)量。

(2)本方法應(yīng)按AFNOR標(biāo)準(zhǔn)NF A05-165進(jìn)行，所用放大倍數(shù)在(300～800)倍之間。選擇的放大倍數(shù)應(yīng)使鐵素體相中的平均切割段近似等于晶格間距的一半。并且放大率應(yīng)該盡可能的高，以避免格柵毗鄰的兩個(gè)點(diǎn)屬于相同的粒子。

(3)將試樣置于金相顯微鏡明場(chǎng)下觀察，可以選用較低的放大倍率全面觀察整個(gè)檢驗(yàn)面，以便選取整個(gè)面上鐵素體含量的視場(chǎng)。檢測(cè)時(shí)，觀測(cè)場(chǎng)數(shù)目取決于希望得到的測(cè)量偏差和體積尺寸的大小。為了保證得到一個(gè)可以接受的統(tǒng)計(jì)值，相對(duì)精度應(yīng)為10%。在沿垂直平面所切割的兩個(gè)截面上用草酸浸泡后進(jìn)行測(cè)量。每個(gè)平面上的觀察區(qū)域數(shù)量最少為30 個(gè)。在試樣表面上將區(qū)域進(jìn)行有規(guī)律的分配，確定觀測(cè)場(chǎng)的間隔，它們不能有區(qū)域的重疊。鐵素體不均勻時(shí)，沿水平和垂直方向進(jìn)行測(cè)量，取平均值作為該試樣平均格柵。當(dāng)鐵素體在視場(chǎng)內(nèi)呈明顯的方向性分布時(shí)，將格柵與此方向成45°角進(jìn)行測(cè)量即可。

(4)可使用格柵點(diǎn)總數(shù)目PT=25，將其覆蓋在待測(cè)圖像上。數(shù)出落在每個(gè)觀測(cè)點(diǎn)α相上的格柵點(diǎn)數(shù)Pi。每一個(gè)觀測(cè)點(diǎn)的格柵點(diǎn)數(shù)與格柵點(diǎn)的總數(shù)目的百分比為c，求出體積百分?jǐn)?shù)為VV。對(duì)每個(gè)觀測(cè)場(chǎng)，都要在成分中標(biāo)出點(diǎn)(pi)的數(shù)目。任何低于成分界限的點(diǎn)，都應(yīng)該被算為1/2點(diǎn)。為了盡量縮小偏差，將我們不能判定在內(nèi)部還是外部的所有可疑點(diǎn)都考慮為1/2。

3 格柵法檢驗(yàn)實(shí)例

(1)取樣部位、數(shù)量應(yīng)滿足產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)或技術(shù)條件規(guī)定的要求。

(2)試樣應(yīng)在冷狀態(tài)下用機(jī)械方法切取，無(wú)過(guò)熱，檢驗(yàn)面為15 mm×15 mm。

(3)拋光好的試樣無(wú)劃痕、銹蝕及斑點(diǎn)，檢驗(yàn)面確定無(wú)誤后，進(jìn)行檢驗(yàn)。

(4)用10%鉻酸水溶液，電解腐蝕或其他方法腐蝕試樣。

(5)被測(cè)試樣的鐵素體含量在10%～20%范圍內(nèi)。格柵點(diǎn)總數(shù)目PT=25，觀測(cè)點(diǎn)數(shù)目n=30，放大倍率為400倍，觀測(cè)結(jié)果見表1。

(6)計(jì)算結(jié)果

表1 觀測(cè)結(jié)果Table 1 The observations results

對(duì)于每個(gè)觀測(cè)點(diǎn)，根據(jù)式(1)來(lái)計(jì)算成分PP(i)里包含點(diǎn)的比例：

(1)

(2)

根據(jù)式(3)計(jì)算與算術(shù)平均值有關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)偏差σ：

(3)

根據(jù)式(4)計(jì)算體積分?jǐn)?shù)VV：

(4)

式(4)中，C.1為95%概率的置信區(qū)間。

將表1觀測(cè)結(jié)果代入公式中計(jì)算可得：

4 結(jié)語(yǔ)

格柵法檢測(cè)鐵素體含量的特點(diǎn)是測(cè)量偏差小，鐵素體含量平均值穩(wěn)定，可用于鑄件、鍛件、焊接件等不銹鋼產(chǎn)品。對(duì)在每個(gè)平面上得到的置信區(qū)間都應(yīng)進(jìn)行計(jì)算。如果兩個(gè)置信區(qū)間彼此重疊，則其鐵素體含量的平均值和置信區(qū)間應(yīng)根據(jù)兩組值進(jìn)行確定，否則應(yīng)記錄兩個(gè)方向的鐵素體含量和置信區(qū)間。在新工藝規(guī)程中，采用格柵法測(cè)定鐵素體含量，應(yīng)按AFNOR標(biāo)準(zhǔn)NF A05-165進(jìn)行。國(guó)內(nèi)現(xiàn)使用的標(biāo)準(zhǔn)評(píng)級(jí)圖比較法、金相割線法存在精確度低、誤差大等缺陷，很難精確定量。從金相檢驗(yàn)實(shí)例看，采用格柵法檢驗(yàn)CPR1000不銹鋼泵殼鐵素體含量，各項(xiàng)參數(shù)滿足技術(shù)要求。