表面硬度是表征鋼鐵特性的重要參量之一,表面硬度的檢測可以把關工業(yè)生產質量。在自行搭建的LIBS實驗平臺獲取激光誘導擊穿光譜（LIBS）,控制激光能量為30 mJ,比較了基體元素FeⅠ404.58 nm和合金元素MnⅠ403.07 nm的光譜強度與6個不同D2鋼硬度的樣品（經過不同熱處理得到不同硬度）之間的相關性,發(fā)現合金元素Mn的光譜強度與硬度的決定系數（0.934）高于基體元素Fe的決定系數（0.916）。采用LIBS中Fe的離子與原子光譜強度比及激光誘導等離子體溫度表征不同熱處理的D2鋼硬度,選擇FeⅡ275.57 nm和FeⅠ276.75 nm的兩條特征譜線作為分析譜線,建立了表面硬度與光譜信號之間的關系（決定系數為0.964）;激光誘導等離子體溫度作為等離子體重要參數與硬度建立了很強的正相關性（決定系數為0.977）。D2鋼表面硬度可以通過不同熱處理改變組織進而改變硬度,同時加入合金元素（例如通過加入Mn可以細化晶粒改善鋼的硬度）也可以改變硬度。實驗同時建立了不同含量Mn的D2鋼硬度與光譜強度（MnⅠ403.07 nm）之間的相關性, D2鋼的硬度不隨Mn含量的增加而單調增加,... 

【文章來源】：光譜學與光譜分析. 2020,40(12)北大核心EISCICSCD

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【部分圖文】：

第1組6個樣品的金相組織圖

實驗系統(tǒng)如圖2所示。 燒蝕光源為脈沖Nd∶YAG激光器(Quantel, Ultra 120), 其輸出波長為1 064 nm, 脈寬為8 ns。 測量中設置激光輸出能量為30 mJ, 重復頻率為2 Hz。 樣品放置在勻速旋轉臺上(轉速0.5 rad·s-1), 使樣品均勻受到激光沖擊燒蝕。 激光束從激光器射出后, 經由45°平面反射鏡和焦距為50 mm的平凸透鏡聚焦到樣品表面下2 mm(避免擊穿空氣影響最佳信號采集), 聚焦光斑直徑為0.15 mm。 光纖收集器放在樣品上方3 cm且與樣品表面成45°, 用于收集燒蝕過程中的等離子體光譜信號。 光纖另一端對準光柵光譜儀(Andor, Model SR-500i), 光譜儀用于光信號的分光和采集。 光譜儀連接的CCD(Andor, DV401A-BVF)將光信號轉換成電信號, CCD的信號采集時序由延時脈沖發(fā)生器(Quantum, 9500Plus series)控制。 實驗設置CCD積分時間為0.05 s, 延遲時間1 200 ns(最佳延遲時間條件)觸發(fā)CCD采集信號。 為了降低背景噪聲, 用半導體制冷CCD到-50 ℃。 PC軟件Andor SOLIS實現光譜儀與CCD的自動控制。2 結果與討論

波長273～280和370～410 nm范圍內采集的1號樣品特征譜線如圖3所示。 根據NIST原子光譜數據庫和激光燒蝕樣品的等離子體光譜圖, 表4列出了所選分析元素的原子與離子特征譜線參數。表4 所選分析元素的原子與離子特征譜線參數Table 4 Atomic and ionic spectral lines of the analyzed elements Wavelength/nm Lower levelEi/eV Upper levelEk/eV Transition probabilityAki/(108 s-1) Statisticalweight gk Fe Ⅰ 373.48 0.858 995 75 4.177 696 75 0.901 11 Fe Ⅰ 401.45 3.046 868 88 6.134 381 88 0.153 7 Fe Ⅰ 402.19 2.758 577 60 5.840 459 61 0.085 5 9 Fe Ⅰ 404.58 1.484 864 38 4.548 506 09 0.862 9 Fe Ⅱ 275.57 0.986 333 79 5.484 135 95 2.15 10 Mn Ⅰ 403.07 0.0 3.075 087 0.17 8

【參考文獻】：
期刊論文
[1]激光誘導擊穿火焰等離子體光譜研究[J]. 劉玉峰,張連水,和萬霖,黃宇,杜艷君,藍麗娟,丁艷軍,彭志敏.  物理學報. 2015(04)



本文編號：3626632