CSLM(宝钢技术)

［ C］ 常采用物理模拟 的方法。根据相似性原理， 利
用一些透明或半透明的有机物或无机物， 使之物 理特性与高温金属性质相似， 从而通过观察模拟 物质的凝固过程， 来模拟金属的生长过程， 该方法 在奠定现代凝固理论方面发挥了重要作用。不 过， 物理模拟毕竟是一种间接的研究方法， 直观观 察金属的凝固过程一直是人们追求的目标。 ?1 01 0! G(-" 二元合金 G(-" 二元合金是最简单的钢铁材料， 随着碳 含量的增加， 其初始结晶相将由高温铁素体 （ !） 向奥氏体相 （ "） 转变， 形态存在 !， " 的生长方式、 较大的差异。利用 "#$% 成功实现了对 !， " 的生
51 ?I "合金的凝固过程分别如图 0 和 ? 所示。 G(-51 H/I " 合 金 凝 固 时， " 相首先由液相 （ #）中 析 出。 图 0 完 整 表 征 了 凝 固 速 率 由 51 2 #8 < ’增加至 ?1 / #8 < ’ 时， "-# 界面逐渐由平 面状过渡为胞状、 直至枝晶状的过程。可见， 当凝 固速率为 51 2 #8 < ’ 时， 为典型的 "-# 界面稳定， 平面 状， 晶 宽 度 在 C2 9 0/5 8 之 间 （图 0 " # （ &） ） ； 随温度进一步下降， 凝固速率为 01 : #8 < ’ 时， 生长界面前沿 （ 间隔为 /5 9 :2 #8 ） 扰动增 强， 如图 0 （ E） 所示， 扰动首先在 " 晶的两侧 （ J， "） 发生， 然后在 " 晶中间 （ B） 发展； 凝固速率增 加至 ?1 0 #8 < ’ 后， 扰动尖端开始转化为胞状， 经 过胞状晶的生长粗化后， 在 ?1 / #8 < ’34;, %, "! 奥氏体不锈钢
"##$ 年第 $ 期
约为 %## !&， 胞尖端半径为 %# !&， 如图 % （ ’） 所 示； 在凝固后期， 胞状平面仍然存在扰动， 二次枝 晶开始在生长界面前沿出现， 并在向液相中快速 推进的同时， 在侧向发生粗化， 最终发展为枝晶平 面， 如图 % （ (） 所示。 )*+#, "- . 合金的先析出相为 " 相。其结晶 方式、 生长界面与 )*+#, /0- . 合金中的初生 # 相 完全不同。图 " 表征了胞状 "+1 界面推进过程中， 胞状晶竞争生长的过程。可见， 2， 3， . 均以胞状 生长 （图 " （ 4） ） ， 胞晶间距在 "$ 5 %"# !& 之间； 6 7 后， 胞晶 2， . 快速生长， 粗化明显， 而同时介于 两者之间的胞晶 3 开始萎缩， 如图 " （ 8） 所示。
中国博士后科学基金资助项目 （ "##$#&(#%)# ） ， 宝钢 ’基金项目： 集团 “ 十五” 重大项目 （ BA#%#%#% ） 资助 方! 园! 首席研究员! %($" 年生! %(CE 年毕业于北京科技大学 现从事新型钢铁材料及其近终型制造工艺研究! 电话 "$$?&(C(
方! 园等! 共焦激光扫描显微镜及其在钢铁相变原位观察中的应用 !" #$%& 结构与工作原理 宝钢 "#$% 装置主要由金相加热炉、 显微观 察成像系统、 温控系统、 微机系统、 拉伸加热炉、 保 护气系统、 冷却系统、 工作台控制系统、 拉伸器控 制系统、 图像检测系统等部分组成。其中， 显微观 察成 像 系 统、 金相加热炉以及拉伸加热炉是 "#$% 的核心部件。 显微成像系统的 #&’()*(+ 共焦激光扫描显微 镜采用 ,(-.( 激光源， 利用精密共焦空间滤波形 成物像共轭。激光经物镜焦平面上针孔形成点光 源对样品扫描， 在测量透镜焦平面的探测针孔处 经空间滤波后， 有效地抑制共焦平面上非测量光 点形成的杂散荧光和样品不同焦平面发射来的干 扰荧光。这是因为光学系统物像共轭， 只有物镜 焦平面上的点经针孔空间滤波才能形成光点图 像， 扫描后可得到信噪比极高的光学断层图像， 并 且由于其光源为激光， 单色性好， 成像聚焦后焦深 小， 纵向分辨率高， 可对样品无损地作不同深度的 层扫描和荧光强度测量， 不同焦平面的光学切片 经三维重建后得到样品的三维立体结构。 显微成像系统
! ! 57)4+&%4： @F3 -4/G3H+4I /,J H+4I6,7 946,.6903 +- KF3 .+,-+./0 0/234 2./,,6,7 G6.4+2.+9:（ *158 ）6, B/+2K330 L323/4.F >,2K6KMK3 /43 6,K4+JM.3J’ N, KF3 O/262 +- KF62，KF3 /9906./K6+, +- *158 6, KF3 !"#$!%& +O234P/K6+, +- 9F/23 K4/,2-+4G/K6+, 62 J32.46O3J O: 94323,K6,7 2+G3 4394323,K/K6P3 3Q/G9032，2M.F /2 2+06J6-6./K6+, +- ;3<* O6,/4: /00+:， 2+06J6-6./K6+, +- /M2K3,6K3 2K/6,0322 2K330，!(" 9F/23 K4/,2-+4G/K6+, /,J 6,K34-/.3 2K/O606K: 6, / 0+H ./4O+, 2K330，,M< .03/K6+, /,J 74+HKF +- ! 6, KF3 94+.322 +- F3/K6,7 =>5>&#? 2K/6,0322 2K330，/,J ! # " 9F/23 K4/,2-+4G/K6+, 6, .++06,7 =>5>&#? 2K/6,0322 2K330’ @F3 432M0K2 2F+H KF/K *158 F/2 6,.+G9/4/O03 /JP/,K/732 /,J /9906./K6+, -+4374+M,J 6, 6,< P32K67/K6,7 KF3 2+06J6-6./K6+,，2+06J 9F/23 K4/,2-+4G/K6+,，6,.0M26+, G+P3G3,K +- 2K330 /,J 2+ +,’ C*1D"+2)： .+,-+./0 0/234 2./,,6,7 G6.4+2.+9:（ *158） ；64+, /,J 2K330；2+06J6-6./K6+,；2+06J 9F/23 K4/,2-+4G/< K6+,；6,.0M26+,
! ! 摘要： 介绍了宝钢研究院共焦激光扫描显微镜 （ *+,-+./0 1/234 5./,,6,7 86.4+2.+9:， *158 ） 的结构及其工 作原理， 在此基础上通过 ;3<* 二元合金凝固、 奥氏体不锈钢凝固、 低碳钢中高温铁素体 （ !） （ "） 相变 (奥氏体 界面稳定性、 =>5>&#? 不锈钢加热过程中 ! 相的形核与生长、 =>5>&#? 不锈钢冷却过程中 !#" 相变等典型实例 描述了 *158 在钢铁相变原位观察中的应用情况。表明 *158 在研究钢铁材料的凝固、 固态相变、 夹杂运动 等方面具有无与伦比的优势与应用前景。 ! ! 关键词： 共焦激光扫描显微镜； 钢铁； 凝固； 固态相变； 夹杂 中图分类号： @A%?$ ， @A%%&’ %! 文献标识码： B! 文章编号： %##C D #E%$ （ "##$ ） #$ D ##$? D #$
!"#$"%&’ (&)*+ ,%&##-#. /-%+")%"01 &#2 34) 500’-%&4-"# -# !"#$%&’ 67)*+8&4-"# "$ 9:&)* ;+&#)$"+<&4-"# "$ ,4**’
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EF 前言 共焦激 光 扫 描 显 微 镜 （ *+,-+./0 1/234 5./,< *158） 是 "# 世纪 C# 年代发展起 ,6,7 86.4+2.+9: ， 来的具有划时代意义的高科技产品之一。与传统 光学显微镜相比， *158 具有更高的分辨率， 实现 多重荧光同时观察并可形成清晰的三维图像等优 点。 日 本 1/234K3. 公 司 将 共 焦 激 光 扫 描 、 红外加
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宝! 钢! 技! 术
"##$ 年第 $ 期
共焦激光扫描显微镜及其在钢铁相变原位观察中的应用 ’
" & 方! 园% ，梁高飞%， ， 朱光明%， ， 王成全% ， 吴建春% ， 于 ! 艳%