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实验指导书

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  • 实验三 用直接对比法测定钢中残余奥氏体含量

      1.Ki因子计算

      (1)单胞体积。通过实测衍射花样中奥氏体和马氏体相的高角衍射峰测定点阵常数,然后由点阵常数计算单胞体积V。奥氏体为面心立方结构,其单胞体积Vγ=a3。体心立方马氏体单胞体积Va=a3体计算。正方马氏体单胞体积Va=a2c,当正方度不大时也可作为立方马氏体计算。

      (2)结构因子的计算。奥氏体为面心立方结构,其结构因子。体心立方马氏 体的结构因子。原子散射因子f与sinθ和入射线波长λ有关。首先通过选测衍 射峰的对应θ角和辐射波长λ计算出sinθ/λ值,然后再从原子散射因子数据表中查出f值。

      当选用的辐射波长接近试样物质的吸收限时,需要对f值进行修正,即f修正Δf可从国际X射线晶体学表或相关表格中查到。

      (3)多重因子的计算。各晶系不同晶面的多重因子P可查阅相关资料。

      (4)角因子的计算。角因子表达式

      (5)温度因子计算。温度因子e-2M中M的表达式为

       

      (3-13)

      式中h为普朗克常数;ma为原子质量;k为玻尔兹曼常数;Θ为特征温度的平均值;x=Θ/T;T为绝对温度(单位K);为德拜函数。其中,某些金属的特征温度、德拜函数的数值可以查相关资料得到。

      2.衍射峰对的选择

      作为对比的衍射线,在奥氏体衍射花样中可从200,220或311中选取,在马氏体衍射 花样中可从200(即为正方晶系的002和200的重叠线)或211(即为正方晶系的112和211的重叠线)中选取。在两相中各选一个衍射线条进行对比时,最好选取峰位邻近、强度接近的两个线对,例如,(200)γ–(211)α或(311)γ– (211)α线对。

      3.辐射的选择

      为了消除荧光辐射的影响,从而提高峰背比,建议选用CuKα辐射加装石墨晶体单色 器。如果不采用晶体单色器,对钢铁试样则要选用CoKα或FeKα辐射。

      4.测定举例下面举一个测定淬火钢中的残余奥氏体含量的例子。

      试样为GCr15试片,10500℃油淬,铜靶,步进扫描,步长0.02°,每步停留2s,电压:40Kv,电流200mA。以α相211,γ相311作为对比线对。

      测量结果及计算;

      (1)衍射线强度。衍射线的积分强度等于寻峰报告中所给出的峰的面积。

      (2)系数计算。

      (a)计算。从衍射图测得α211衍射峰的衍射角2θ和(211)的晶面间距d值,则晶格常数;单胞体积。(注意单位为nm-6

      (b)计算PHKL。查附件表得到该晶面的多重因子P = 24;

      (c)计算。对于体心立方,结构因子的平方;根据sinθ/λ的值查表并用内插法得到f值,再根据的值查表得到Δf值,则修正的f

      (d)计算角因子。根据θ角查表或计算出角因子;

      (e)计算温度因子e-2M。其中。对Fe,查表可得:德拜温度Θ=453K,测试时室温T(K)=295K,x=Θ/T,查表并用插值法得的值。然后带入M表达式中M值,得到e-2M的值。注意:计算温度因子时,个参量都用国际标 准单位。

      最后,由式计算α211的强度因子

      同样方法求γ311的强度因子Kγ

      (3)残余奥氏体量的计算。根据金相观察可知无碳化物相,所以按公式便可计算出残余奥氏体的体积分数。