结合EDS-EBSD分析对氮化钢的组织进行了表征

某些钢合金的表面性能可以通过扩散引入特定元素来调节。这一过程的一个例子是氮化，氮扩散到合金的表面，使其更坚固和更耐磨。

图1。钢样表面氮化层的BSE图像。

氮化是第一次在20次开发的^TH.尽管是一项成熟的技术，但与其他技术相比，由于较低的温度热处理要求，该技术继续受到欢迎。在加工金属时，较低的温度是有利的，因为可以减少变形和其他相关问题的机会。

用EBSD和EDS的氮化钢微结构表征

本文将探讨氮化钢的微观结构表征使用的组合电子背散射衍射和能量分散光谱（EDS）。

显示了从钢样品的氮化表面拍摄的反向散射电子（BSE）图像图1。图像对比主要显示出原子数或密度对比度。顶部的最亮区对应于用于帮助机械抛光的镀镍，并且朝向底部的明亮区域对应于钢微结构。

在两个明亮区域之间较暗的区域与氮化层有关。黑色区域是样品边缘附近的孔隙或沉淀的结果。

EBSD和EDS映射

使用具有125nm的台尺寸的六边形采样网格同时在112μm×140μm的面积上同时收集样品的EBSD和EDS映射。可以使用Digiview，Hikari或Velocity™EBSD探测器和辛烷值ELITE EDS探测器的任何组合来收集同时EBSD和EDS数据。同时收集该数据的主要优点是同一集合网格上的两个信号的直接相关。

在EBSD模式集合,定义感兴趣的区域(roi)在荧光屏成像,和强度变化在这些roi是利用生成地图显示不同的对比产生的电子衍射和散射信号的变化从样本到荧光屏上。这种成像方法被称为PRIAS™。

图2一个那2b，和2C是顶部、中间和底部roi的图像。顶部ROI的对比度与之前采集的BSE图像中的对比度相似(图1)．中部ROI为微观组织内的取向对比度，底部ROI的晶粒对比度较弱，地形对比度较强。这些图像有助于提供微观结构的全面视觉概述。

图2。来自a）顶部，b）中的Prias™图像，和c）底部rois显示分析区域内的不同微观结构对比。

在映射区域内鉴定了四个主要阶段。将钢结构鉴定为铁氧体。应该注意的是，使用EBSD可以很难将立方铁素体与稍微四边形的马氏体或钢制马氏体区分开，这就是为什么选择铁素体的原因。检测到两种不同的铁氮阶段，立方γ'fe_4.n和六角形εfe_3.第四个MnS相被添加，与主相匹配
存在的金属间夹杂物存在。

图3.显示用这些结构收集的相位映射。Fe._3.可以容易地识别n相（黄色），因为它与具有立方结构的其他相位形成鲜明对比。铁氧体和MNS阶段的立方晶体结构及其类似的衍射平面，产生相似的衍射平面EBSD模式，让他们难以彼此区分。

图3。CHI-SCAN™前的相位映射。

使用EDS数据相分化

包括EDS数据，例如ChI-Scan™收集的数据，可以帮助研究人员区分这些阶段。EDS被用来确定样品的局部组成，这些信息被用来选择正确的晶体结构用于EBSD模式索引。

图4.显示RGB EDS颜色图，显示样品中氮（红色），铁（蓝色）和锰（绿色）的位置。该地图使得易于识别钢样品中MNS阶段的位置。这种方法极大地有助于区分阶段，如图所示图5.- 使用CHI-SCAN™后的相位映射。

在对微观结构进行表征之后，就可以进行分析了。图5.表明，最靠近表面的外层主要是Fe_4.n，虽然是fe_3.N
该相位靠近铁素体钢界面。相位图还表明，混合Fe-N相的静脉渗透到铁素体钢基质中。

图6.，EBSD图像质量和IPF定向图（相对于表面法线方向）表明这些静脉延伸通过先前奥氏体晶界之间的边界。这表明这些先前的奥氏体边界是在加工期间引入的氮的更快的扩散途径。

图4。EDS RGB彩色图，显示铁(蓝色)、氮(红色)和锰(绿色)叠加的元素图。

图5。应用ChI-Scan™后的相位图。

图6。EBSD图像质量和IPF定向图（相对于表面法线方向）表明Fe-N阶段的静脉延伸通过先前奥氏体晶界之间的边界。

还可以计算每个组成阶段的晶粒尺寸，并且可以在微结构内显示尺寸的空间分布。在这种情况下，内部存在双峰粒度分布六角形Fe.3.阶段，较大的颗粒与立方Fe更靠近界面_4.在表面层附近的N个相和较小的颗粒和分组间晶粒。

晶粒形状的分析也是可用的，在钢界面附近有一些等轴晶区和较长晶粒区结合。晶粒尺寸和形状的信息有助于理解氮化层在加工过程中的生长动力学。

结论

本文所涉及的结果表明EBSD和EDS的结合可用于表征，并在氮化期间了解微观结构的理解。

这些信息可用于配置氮化参数，以获得最佳表面硬化性能和改善材料性能。亚博网站下载

此信息已被源，审核，并从Edax Inc.提供的材料调整。亚博网站下载

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