本文用鋼鐵中夾雜物自動分析系統INCASteel分析了用于制造鋼簾線的不銹鋼棒中的非金屬夾雜物，并介紹了INCASteel的工作原理。通過比對樣品A和樣品B中各類型夾雜物的數量和粒度分布情況，可見樣品B的質量優于樣品A.
1 介紹
高品質鋼棒材用于加固道路車輛上使用的充氣輪胎。這些棒材的質量受到嚴格控制，特別是鋼的潔凈度。潔凈度依賴于在鋼中的非金屬夾雜物的數量、形態和化學性質。該“潔凈鋼”的定義會根據鋼的等級和預定用途而不同。
對于用于制造鋼簾線的不銹鋼棒，非金屬夾雜物的存在和類型必須受到密切監控和測量，特別重要的是區分韌性和非韌性夾雜物。提交進行分析的線材通常直徑為5 mm。然而，制造輪胎鋼簾線過程中，直徑將減少到20～30 um，非韌性夾雜物會導致線材斷裂。
要手動做這種類型的分析非常耗時，且需要用戶有很強的技術經驗，也極易導致不同用戶分析得到不一致的結果。然而，使用牛津儀器INCASteel軟件，可以成功地實現自動化。INCASteel是專為分析和分類鋼鐵中夾雜物而開發的軟件包，利用了掃描電子顯微鏡(SEM)中的能量色散X射線顯微分析技術(EDS)。
2 INCASteel工作原理
INCASteel由INCAFeature和Inclusion Classifier兩部分組成。INCAFeature用于檢測、測量和分析鋼中的夾雜物。Inclusion Classifier用于處理所產生的數據集，并含有繪制復雜三元圖的功能。
為了檢測夾雜物，INCASteel將樣本劃分為等面積的矩形區域逐個進行分析。既可以分析整個樣本，也可以分析樣本的一個子集。矩形區域的大小由所用的放大倍數來確定，或由需要檢測的最小夾雜物尺寸來確定。夾雜物是通過灰度來識別的，如圖1所示，使用交互式灰度直方圖設置。鋼中夾雜物通常是氧化物、硫化物、碳化物和氮化物，這些夾雜物在背散射圖像中比鋼鐵基體暗。
用于識別和測量夾雜物的算法使用兩次通過圖像技術，既能準確地檢出夾雜物，又能快速識別空白區域，最大限度地提高分析速度。電子束將掃描每個檢測到的夾雜物，收集X-射線頻譜。INCA檢測硬件的穩定性意味著INCASteel可以使用自動峰識別程序，確定存在于每個夾雜物的元素。在開始分析之前，無需知道可能存在于夾雜物中的元素。分析的設置很簡單，所有的判據標準都存儲在處理方法文件中。對于常規分析或質量控制分析可以重復使用相同的處理方法，以確保分析多個樣品和比較結果時的連續性。
3 鋼簾線分析
使用INCASteel分析大小相等的兩個樣品A和B。樣品在500×的放大倍數下進行了分析，保證最小的夾雜物尺寸為0.9 um。兩個樣本全部進行了分析，共計1506夾雜物被檢出和測量。數據既可以使用INCASteel中的工具進行處理，也可以導出到Microsoft Excel作進一步分析。鋼夾雜物組成通常使用三元圖來顯示，INCASteel含有用于創建這些相圖的功能模塊。用戶定義的相圖類型可以保存以便再次使用。
樣品A和B的相圖繪制如圖2所示，相圖細分為3個區域。這些夾雜物中對鋼線最具破壞性的是富含Al2O3的夾雜物，繪制在相圖中的右下角區域。這些夾雜物會導致鋼簾線斷裂和失效。
夾雜物尺寸的分布也很重要。這個數據很容易顯示，且能輕松導出到MS Excel用于額外的數據處理。表1和表2顯示了兩個樣品中夾雜物的粒度分布和在每個區域中夾雜物的數量。樣品B比樣品A的夾雜物少得多，特別是富含Al2O3夾雜物。
4 結語
(1) 樣品A比樣品B含有更多的夾雜物，特別是富含Al2O3夾雜物
(2) 樣品A和樣品B中夾雜物的粒度分布顯示<1um的夾雜物所占比例最高
(3) INCASteel提供了一個功能強大的、用于定位和分析鋼鐵中的夾雜物的自動化解決方案。它是檢查輪胎線級鋼的理想工具。
(4) 所有結果可以匯總成表格，繪制成三元圖，最能闡釋鋼的品質。
(5) 通過使用INCASteel自動化分析, 您將受益于快速、可靠和公正的方法進行必要的鋼品質檢查。
參考文獻：
[1] Ed. W.T. Lankford et al. The making, shaping and treating of steel, 1