无间隙原子钢冷轧板织构的快速检测

D0I:10.13374/j.issn1001053x.2003.02.014 第25卷第2期 北京科技大学学报 Vol.25 No.2 2003年4月 Journal of University of Science and Technology Beijing Apr.2003 无间隙原子钢冷轧板织构的快速检测 陈冷毛卫民冯惠平余永宁 北京科技大学材料科学与工程学院，北京100083 摘要介绍了基于X射线二维探测器织构的快速检测原理.以无间隙原子钢冷轧板织构 的检测为例，用常规织构的检测结果作为参照标准，分析了各种X射线二维衍射条件对计算 取向分布函数的影响.实验表明，用二维探测器可以同时采集多个极图的数据，合理减少样 品转动，织构的检测仅需几分钟时间，且织构的检测结果与用传统X射线衍射法的一致. 关键词无间隙原子钢：织构：二维探测器：快速检测 分类号TG115.22 无间隙原子(Interstitial Free,简称IF)钢是汽 射信息对晶体取向分布函数的影响，提出了基于 车薄板用钢中大量使用的先进材料.F钢在热 X射线二维探测器的F钢板织构的快速检测方 轧、冷轧和退火过程中形成的不同类型织构会导 法 致其塑性应变比产生明显差异，其中y纤维织构 有利于F钢获得优异的深冲性能".因此，快速 1织构的表征和二维衍射原理 检测织构，通过控制工艺参数调整织构组分，对 于研究织构与性能的关系十分重要，但是，实验 通常用极图或ODF表征织构例.根据Bunge 室用传统X射线衍射法检测织构需要较长时间， 定义的ODF,织构可以用下式表达： 不能满足织构的研究和开发需要.多年来，人们 fe,西，)-222 crT(o.西，) (1) -u-1w-1 通过各种办法试图减少织构的检测时间.简化极 由式(I)可知，ODF可以表达成无穷级数.理 图或反极图和低阶织构系数方法)，以及多个探 论上lr应该取无穷大，但实际上l通常取有限 测器方法均在一定程度上减少了织构的检测时 的数值.显然，ln影响ODF精度，lnax愈大则ODF 间，但是由于采集衍射数据太少，无法计算出高 精度愈高.用传统X射线衍射法检测织构时， 质量的取向分布函数(Orientation Distribution x一般取22，此时C”是由124个元素组成的数 Function,.简称ODF),因此很难准确地换算材料 组.织构的全部信息都包含在数组C之中. 的相关性能. 图1是二维探测器采集衍射数据的示意图(a) 20世纪90年代问世的X射线二维探测器使 和F钢板衍射环的实时图像(b),传统的X射线 传统的点或线衍射记录（零维或一维）改成平面 探测器（如能谱探测器或位敏探测器等）采集衍 衍射记录（二维），大幅度地提高了衍射数据的采 射数据时，需要探测器或样品的附加转动才能采 集数量与采集速度，为获得高质量的ODF提供了 集足够的衍射数据以计算ODF,因此织构的检测 足够的衍射数据.近年来，国内外学者相继开展 需要较长的时间.而X射线二维探测器可以实时 了X射线二维探测器衍射原理、多晶衍射和极 采集512×512或1024×1024个衍射数据，由二维 图测量等研究.本文以无间隙原子钢冷轧板的 探测器的尺寸或二维探测器到样品的距离，可以 织构检测为例，以实验室用传统X射线衍射法织 同时采集衍射锥的全部或大部分衍射数据，根据 构检测的结果为参照标准，分析了X射线二维衍 二维探测器与入射X射线的角度关系，二维探测 器记录的可以是圆、椭圆、抛物线和双曲线等.因 收稿日期20020504 陈冷男，38岁，副教授 此，将二维探测器转动到适当的衍射角位置，就 *国家自然科学基金资助课题No.50171014) 可以一次采集多个晶面的极图数据，迅速获得足

第 ￾￾卷 第 ￾期 ￾￾￾￾年 ￾月 北 京 科 技 大 学 学 报 ￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾ 一￾￾￾￾ ￾￾ ￾￾￾ ￾￾￾ 无 间隙原子钢冷轧板织构 的快速检测 陈 冷 毛 卫 民 冯 惠平 余永 宁 北 京科技大学材料科学 与工 程学院 ， 北 京 飞￾￾￾￾ 摘 要 介绍 了基 于 ￾ 射线二 维探 测器 织 构 的快速 检测原理 ￾ 以无 间隙原子钢 冷轧板织构 的检测为 例 ， 用 常规织 构 的检测结 果作为参照 标准 ， 分析 了各种 ￾ 射线二 维衍射条件对 计 算 取 向分 布 函 数 的影 响 ￾ 实验 表 明 ， 用 二 维探 测 器可 以 同时采集 多个极 图 的数据 ， 合理 减少样 品转 动 ， 织构 的检测仅需几 分 钟 时 间 ， 且 织 构的检测 结 果 与用 传统 ￾ 射线衍射 法 的一致 ￾ 关键 词 无 间隙原 子 钢 ￾织构 ￾二 维探测器 ￾快速检测 分 类号 ￾￾ ￾￾￾ ‘ ￾￾ 无 间 隙原子 ￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾， 简称 ￾￾钢 是汽 车 薄板 用钢 中大 量 使 用 的先进材料 ￾ ￾ 钢 在 热 轧 、 冷 轧和 退 火过 程 中形成 的不 同类 型织 构会 导 致 其 塑 性应 变 比产 生 明显 差 异 ， 其 中￾纤 维 织 构 有 利 于 ￾ 钢 获 得优 异 的深 冲 性 能 ’￾ ￾ 因此 ， 快速 检 测 织 构 ， 通 过 控 制 工 艺参 数调 整 织 构组 分 ， 对 于研 究织 构与 性 能 的关 系十 分 重要 ￾ 但 是 ， 实验 室用 传 统 ￾ 射 线衍 射 法 检测 织 构 需要 较长 时 间 ， 不 能满 足 织 构 的研 究 和 开 发需 要 ￾ 多年 来 ， 人们 通 过 各种 办法试 图减 少织构 的检测 时 间 ￾ 简化 极 图或 反 极 图和 低 阶织构系数 方法，司 ， 以及 多个探 测 器方 法“，均 在一 定程度上减 少 了织 构 的检测 时 间 ， 但 是 由于 采集 衍 射数 据 太 少 ， 无 法 计 算 出高 质 量 的 取 向 分 布 函 数 ￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾ ， 简称 ￾￾￾￾ ， 因此 很难 准 确地 换算材料 的相 关性 能 ￾ ￾￾世 纪 ￾ 年代 问世 的 ￾ 射 线 二 维探 测 器 使 传 统 的 点或 线 衍射 记 录 ￾零维 或 一 维 ￾改成平 面 衍 射记 录 ￾二 维￾ ， 大 幅度 地 提 高 了衍射数 据 的采 集数量 与采集速度 ， 为获得 高质量 的￾￾￾提供 了 足够 的衍 射 数 据 ￾ 近 年 来 ， 国 内外 学 者 相 继 开 展 了￾ 射 线 二 维探测 器 衍射 原理￾ 、 多 晶衍射“，和 极 图测 量‘碉等研 究 ￾ 本 文 以无 间隙原子钢 冷 轧板 的 织 构检测 为例 ， 以实验 室用 传 统 ￾ 射 线衍 射 法 织 构检 测 的结果 为参 照 标 准 ， 分 析 了￾ 射 线二 维衍 射信 息对 晶体取 向分布 函数 的影 响 ， 提 出 了基 于 ￾ 射线 二维 探 测 器 的 ￾ 钢 板 织 构 的快速检 测 方 法 ￾ ￾ 织 构 的表 征 和 二 维衍 射 原 理 通 常用 极 图或 ￾￾￾表 征 织 构 ”、 ￾ 根 据 ￾￾￾￾￾ 定 义 的 ￾￾￾ ， 织 构可 以用 下 式表 达 ‘￾ ￾ ￾叭 ， 叭仇￾￾ 与 斌￾ 乏艺 艺口 ·刀 ’ ￾癸￾，必 ，价￾ ￾、 ￾ 如 · ￾￾‘ ￾ 收稿 日期 ￾￾￾￾刁￾刁￾ 陈冷 男 ， ￾ 岁 ， 副 教授 ￾ 国家 自然科学基金 资助 课题困。 ￾ ￾￾ ￾￾ ￾ 由式 ￾ 可 知 ， ￾￾￾ 可 以表 达 成 无 穷 级 数 ￾ 理 论 上蝙应 该取 无 穷大 ， 但 实 际上 ￾￾ 通 常 取 有 限 的数值 ￾ 显 然 ， 猛 影 响 ￾￾￾精度 ， 几￾ 愈大 则 ￾￾￾ 精度 愈 高 ’￾ ￾ 用 传 统 ￾ 射 线 衍 射 法 检 测 织 构 时 ， ￾ 一般取 ￾ ， 此 时曰 ’ 是 由 ￾￾ 个 元 素 组 成 的数 组 ￾ 织 构 的全 部 信 息都包 含在 数 组 ￾之 中 ￾ 图 ￾是二 维探 测器 采集衍射 数据 的示意 图￾ 和 ￾ 钢 板 衍 射 环 的实 时 图像 ￾￾ ￾ 传 统 的 ￾ 射 线 探 测器 ￾如 能谱探 测器 或位 敏 探 测器 等￾采 集 衍 射 数据 时 ， 需要探 测器 或样 品 的附加 转 动才 能采 集 足够 的衍射 数据 以计 算 ￾￾￾ ， 因此 织 构 的检测 需 要 较长 的时 间 ￾ 而 ￾ 射线 二 维 探 测 器 可 以实 时 采集 ￾￾￾￾ ￾￾￾或 ￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾个 衍射 数 据 ， 由二 维 探测 器 的尺 寸或 二 维探 测 器 到样 品 的距 离 ， 可 以 同时采集衍射锥 的全 部或 大 部 分衍 射 数据 ￾ 根据 二 维探 测器 与 入射￾射 线 的角度 关系 ， 二 维探测 器 记 录 的可 以是 圆 、 椭 圆 、 抛物 线 和双 曲线等 ￾ 因 此 ， 将 二 维 探 测 器 转动 到适 当 的衍 射 角位 置 ， 就 可 以一 次 采集 多个 晶面 的极 图数据 ， 迅速获得 足 ＤＯＩ：１０．１３３７４／ｊ．ｉｓｓｎ１００１－０５３ｘ．２００３．０２．０１４

Vol.25 陈冷等：无间隙原子钢冷轧板织构的快速检测 ·157· (a 不均匀，明显偏离了取向完全随机分布状态.图 衍射锥 2是二维探测器采集衍射数据的区域在极图上的 投影示意图（阴影部分），为简明起见，只画出整 样品 个赤面1/4部分.所计算相应的ODFp,=0°和 X射线 p,=90°截面图如图3所示. 面探测器 (a)X=5-90 (b)X=65° (c)X=50° (d)x=20° {110 {200} {211} 图1二维探测器采集衍射数据的示意图(a)和F钢板 图2二维探测器采集衍射数据的区域在极图上的投影 示意图（阴影部分） 衍射环的图像() Fig.2 Collected regions(shadow)of diffraction data with Fig.1 Schematics of two-dimensional diffraction data(a) a two-dimensional detector and diffraction frame of the IF steel sheet collected by a ODF是根据实验极图数据计算得到的，因此 two-dimensional detector 准确获得极图数据极为关键，显然，如果选取x的 够的衍射数据以计算ODF.基于二维探测器的织 范围为5-90°，p的范围为0-360°，则可以获得高 构快速检测的关键在于衍射数据的择优获取和 质量的ODF,但需要比较长的时间.所以需要设 相关的ODF计算，因而在获得高质量的ODF前 法在不丢失主要衍射数据的前提下选取尽可能 提下，需要设法充分利用重要的衍射数据，并根 小的X和范围，减少探测器和样品的转动，以实 据二维衍射几何学尽量删减相对不重要的衍射 现织构的快速检测. 数据，以实现织构的快速检测. 实验室用传统X射线衍射法检测织构时，通 常选取X为5-90°，p为0-360°，所计算的ODF 2结果与讨论 p,=0°和0：=90°截面图如图3(a)所示，可以看出 具有较强的y纤维织构特征.然后，将二维探测器 选用F钢冷轧板作为样品用X射线二维探 转动到适当的20位置保持不动，减少样品的转 测器进行织构的快速检测研究，化学成分见表1. 动.样品的转动包括x角转动和p角转动，定义x的 表1IF钢板的化学成分（质量分数） 中心位置为，那么x覆盖范围为一δ到x+d,其中 Table 1 Chemical composition of IF steel sheet % δ是一个常数，其大小取决于二维探测器尺寸和 C N Si Mn P S Ti Al 二维探测器到样品距离（在本实验中δ≈15），再 0.00190.00230.0120.080.0090.00840.0670.037 转动p角0360°，即可大大减少织构的检测时间. 试验用普通面探测器衍射系统，样品置于 图2(b)(d)是x,角分别固定于65°，50°和20°时二 1/4尤拉环上的XYZ样品台，Co靶点焦斑光源， 维探测器采集衍射数据区域在极图上的投影示 石墨单色器和500μm的准直器.织构剡量时，先 意图（阴影部分），从相应的ODFp,=0°和p,=90° 将二维探测器转动到适当29位置，然后转动样 截面图3(b(d)中可以看出：当=50°时，ODF仍 品，可以同时测量F钢冷轧板三个不完整极图数 然保持较强的y纤维织构特征：而当=65°和 据，如图1(b)所示.可以看出，衍射环的密度分布 。=20°时，ODF已经失去y纤维织构特征.这是由

￾￾￾ ￾ ￾￾ 陈冷 等 ￾ 无 间 隙原 子 钢 冷 轧板 织 构 的快 速 检 测 一 ￾￾￾ ￾ 不 均 匀 ， 明显 偏 离 了取 向完 全 随 机 分 布 状 态 ￾ 图 ￾是 二 维 探 测 器 采 集 衍 射 数 据 的 区 域 在 极 图上 的 投 影 示 意 图 ￾阴影 部 分 ￾ ， 为 简 明起 见 ， 只 画 出整 个 赤 面 ￾￾ 部 分 ￾ 所 计 算 相 应 的 ￾￾￾沪 ￾二 ￾ 和 笋一 ￾￾ 截 面 图如 图 ￾所 示 ￾ ￾ ￾ ￾ ￾一￾￾ ￾ ￾￾￾￾￾ ￾￾ ￾ 毛￾￾￾￾ 毛￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾ 图 ￾ 二 维 探 测 器 采 集衍射 数据 的示 意 图￾ 和 ￾ 钢 板 衍 射环 的 图 像 ￾ ￾￾￾ ￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾ ￾一￾￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾ ￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾ ￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾ ￾￾￾一￾￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾ ￾ ￾￾ ￾ 够 的衍 射 数据 以计 算 ￾￾￾ ￾ 基 于 二 维探 测 器 的织 构 快 速 检 测 的 关 键 在 于 衍 射 数 据 的择 优 获 取 和 相 关 的 ￾￾￾ 计 算 ， 因 而 在 获 得 高质 量 的 ￾￾￾ 前 提下 ， 需 要 设 法 充 分 利 用 重 要 的衍 射 数 据 ， 并根 据 二 维 衍 射 几 何 学 尽 量 删 减 相 对 不 重 要 的衍 射 数 据 ， 以 实现 织 构 的快 速 检 测 ￾ ￾ 结 果 与 讨 论 选 用 ￾ 钢 冷 轧 板 作 为样 品用 ￾ 射 线 二 维 探 测 器 进 行 织 构 的快 速 检 测 研 究 ， 化 学 成 分 见 表 ￾ ￾ 表 ￾ ￾￾ 钢 板 的 化 学 成 分 ￾质 量 分 数 ￾ ￾￾￾￾ ￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾ ￾ ￾ ￾￾ ￾ ￾ ￾ ￾ ￾￾ ￾￾ ￾ ￾ ￾￾￾￾ ￾ ￾ ￾￾￾￾ ￾ ￾ ￾￾￾ ￾ ￾ ￾￾ ￾ ￾ ￾￾￾ ￾ ￾ ￾￾￾￾ ￾ ￾ ￾￾￾ ￾ ￾ ￾￾￾ 试 验 用 普 通 面 探 测 器 衍 射 系 统 ， 样 品 置 于 ￾￾ 尤 拉 环 上 的 ￾￾￾ 样 品 台 ， ￾￾ 靶 点 焦 斑 光 源 ， 石 墨 单 色 器 和 中￾￾￾林￾ 的准 直器 ￾ 织 构 测 量 时 ， 先 将 二 维 探 测 器 转 动 到 适 当￾￾位 置 ， 然 后 转 动 样 品 ， 可 以 同 时测 量 ￾ 钢 冷 轧 板 三 个 不 完整 极 图数 据 ， 如 图 ￾￾所 示 ￾ 可 以看 出 ， 衍 射 环 的密 度 分 布 图 ￾ 二 维 探测 器 采 集衍 射 数 据 的 区域 在极 图上 的投 影 示 意 图 ￾阴 影 部 分￾ ￾￾￾ ￾ ￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾ ￾￾￾￾ ￾ ￾￾￾一￾￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾是 根 据 实验 极 图数 据 计 算 得 到 的 ， 因 此 准 确 获 得 极 图数 据 极 为 关键 ￾ 显 然 ， 如 果选 取￾的 范 围 为 ￾一￾￾ ， ￾的范 围 为 ￾一 ￾￾￾ ， 则 可 以获 得 高 质 量 的 ￾￾￾ ， 但 需 要 比较 长 的 时 间 ￾ 所 以需 要 设 法 在 不 丢 失 主 要 衍 射 数 据 的前 提 下 选 取 尽 可 能 小 的￾和 势范 围 ， 减 少 探 测 器 和 样 品 的转 动 ， 以实 现 织 构 的快 速 检 测 ￾ 实验 室 用 传 统 ￾ 射 线 衍 射 法 检 测 织 构 时 ， 通 常 选 取 ￾为 ￾一￾￾ ， 尹为 ￾一￾￾￾ ， 所 计 算 的 ￾￾￾ 势 ，二 ￾ 和 沪 ，￾ ￾￾ 截 面 图如 图 ￾￾ 所 示 ， 可 以看 出 具 有 较 强 的夕纤 维 织 构特 征 ￾ 然 后 ， 将 二 维 探 测 器 转 动 到 适 当 的￾￾位 置 保 持 不 动 ， 减 少 样 品 的 转 动 ￾ 样 品 的转 动 包 括￾角 转 动 和 ￾角转 动 ， 定 义￾的 中心 位 置 为不 ， 那 么￾覆 盖 范 围 为￾一 占到￾￾占 ， 其 中 咨是 一 个 常 数 ， 其 大 小 取 决 于 二 维 探 测 器 尺 寸 和 二 维 探 测 器 到 样 品 距 离 ￾在 本 实验 中占二 ￾￾￾ ， 再 转 动笋角 ￾一￾￾￾ ， 即 可 大 大减 少 织 构 的检测 时 间 ￾ 图 ￾￾￾卜￾￾￾是￾ ￾ 角 分 别 固定 于 ￾￾ ￾ ， ￾￾ ￾ 和 ￾￾ ￾ 时 二 维 探 测 器 采 集 衍 射 数 据 区 域 在 极 图上 的投 影 示 意 图 ￾阴 影 部 分 ￾ ， 从 相 应 的 ￾￾￾笋，￾ ￾ 和 沪，￾ ￾￾ 截 面 图 ￾￾一￾ 中可 以看 出 ￾ 当￾ ￾ ￾ “ 时 ， ￾￾￾ 仍 然 保 持 较 强 的￾纤 维 织 构 特 征 ￾ 而 当￾ ￾ ￾ ￾￾ 和 不 ￾ ￾￾ 时 ， ￾￾￾ 已 经 失 去￾纤 维 织 构 特 征 ￾ 这 是 由

·158 北京科技大学学报 2003年第2期 91=0° p,=90° p1=0° p1=90° @ (a)x=5-90°，p=0-360°，Max=6.8 b)X=65°，p=0-360°，Max=2.6 p1=0° p,=90° p1=0° p190° @ (c)x=50°，p=0-360°，Max=6.2 (dx=20°，p=0-360°，Max=3.3 图3退火F钢板m为常数时戴面图.密度水平：3,4,5,6 Fig.3 ODF,=const sections of the annealed IF steel sheet.Levels.3,4,5,6 于极图的主要衍射强度都分布在x约为30°60°品的正交对称性，只转动p角(0~90)，可以进一步 范围内.虽然在X2=50°，65°和20°时二维探测器都 减少样品转动，这样就可以在非常短的时间内获 只采集了部分衍射数据，但在：=50°时，二维探 得主要的极图数据， 测器采集到绝大部分的高强度衍射数据，所计算 由图4的y取向线分析可以明显看出，用二维 出的ODF与实验室用传统X射线衍射法的结果 探测器进行F钢冷轧板织构的快速检测，在合理 一致（比较图3(c)和图3(a;而在x=65°和20°时， 减少样品转动的情况下，可以获得高质量的 二维探测器没有采集到主要衍射数据，所计算出 ODF,与实验室用传统X射线衍射法的结果一 的ODF已经不能反映织构特征（比较图3b),(d) 致，在检测F钢冷轧板的织构时，用传统X射线 和(a).因此，将二维探测器转动到适当的29位 衍射法，需要探测器和样品多次转动，采集三个 置，合理减少样品的转动，保证采集到主要的衍 不完整极图数据（约3000~4000个）以计算ODF, 射数据，是实现织构的快速检测的关键，根据样 大约要用3h.而用普通面探测器衍射系统，不需 {111} {112} 探测器转动，只需样品很少转动，可以同时采集 <110> <110> 三个不完整极图数据（约500万个）以计算ODF, Φ=55°，m2=45° 只需几分钟.在计算ODF时，l取22，完全满足 精度要求，显然优于低阶织构系数法.这样，根据 具有明确物理意义的模型换算材料的相关性能 6 也更为可靠.因此，二维探测器可以快速、准确地 -O-X=5-90° 检测织构，较传统能谱探测器或位敏探测器有很 ●-么.=65° 4 △-x=50° 大的优势.如果这种方法在工业上应用，可以安 名=20° 装多个二维探测器，将更进一步提高检测速度， 0-么=50°，0=0-90° 3结论 X射线二维探测器可以实时采集大量的衍 射数据，同时测量多个极图.对于具有较强纤维 0 织构的板材，将二维探测器转动到适当的衍射角 60 75 90 位置，合理减少样品转动，织构的检测只需几分 /) 图4y退火F钢板的取向线 钟时间，与实验室用传统X射线衍射法的结果一 Fig.4 y fiber texture of the annealed IF steel sheet 致.尚需进一步细致研究X射线二维探测器快

一 ￾￾￾ ￾ 北 京 科 技 大 学 学 报 ￾￾￾年 第 ￾期 必￾ ￾ ￾ 。 蠢 价一 ￾ ￾￾ ￾ 自 势￾ ￾ ￾ ￾ 价， ￾ ￾￾ ￾ 气夕 乙 卜 ￾￾￾￾ ￾一￾￾ ￾ ， 卯￾ ￾一￾￾￾ ￾， ￾￾ ￾ ￾ ￾ ￾ ￾一 ￾ ￾ ￾ ￾一 ￾ ￾￾ ￾ ￾￾￾￾ ￾￾ ￾ ， 少 ￾ 小￾￾￾ ￾ ， ￾￾￾￾ ￾ ￾ 必， 一 ￾ ￾ ￾ ￾尹 ￾ 鉴￾￾ ￾ ￾ ﹀川。 ￾卜￾ 廖 吻 今 心 ￾￾￾￾ ￾ ￾￾ ￾ ， 价￾ ￾一￾￾￾ ￾ ， ￾￾￾ ￾ ￾ ￾ ￾ ￾￾￾ ￾￾ ￾ ， 明 ￾ ￾一￾￾￾ ￾ ， ￾￾ ￾ ￾ ￾ ￾ 图 ￾ 退 火 ￾ 钢 板 势￾为常数 时截面 图 ￾ 密度水平 ￾￾ ， ￾， ￾ ， ‘ ￾￾ ·￾￾￾￾ 价￾ ￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾卜￾ ￾￾￾￾￾￾ ￾ ￾￾￾￾施“宜 ￾ ￾忍￾￾肠 ￾ ￾ ， ￾ ， ￾ ， ￾ 于 极 图 的主 要 衍 射 强 度 都分布 在￾约 为 ￾￾一￾￾ 范 围 内 ￾ 虽 然在￾ ￾ ￾￾ ， ￾￾和 ￾￾ 时二 维探测器 都 只 采集 了部 分 衍 射 数据 ， 但 在￾ ￾ ￾￾ 时 ， 二 维探 测 器采集 到绝大部 分 的高强度衍射数据 ， 所 计 算 出的 ￾￾￾ 与 实验 室用 传 统 ￾ 射 线 衍 射 法 的结 果 一致￾比较 图 ￾￾￾￾和 图 ￾￾ ￾￾而 在不 ￾ ￾￾ ￾ 和 ￾￾ ￾ 时 ， 二 维探测 器 没 有采集 到 主 要衍射数 据 ， 所 计 算 出 的 ￾￾￾ 己经 不 能 反 映织 构特 征 ￾比较 图 ￾￾ ， ￾￾ 和 ￾￾ ￾ 因此 ， 将 二 维探 测器 转动 到适 当 的￾￾位 置 ， 合 理 减 少样 品 的转 动 ， 保证 采 集 到主 要 的衍 射 数 据 ， 是 实现 织 构 的快 速 检 测 的关 键 ￾ 根 据 样 毛￾￾￾￾ ￾ ￾￾￾￾ 毛￾￾￾￾ ￾ ￾￾￾￾ ￾ 叮不云灭不面 一￾￾￾一 ￾“ ￾一￾￾ 一月卜￾ ￾ 不 ￾ ￾ “ 凡 ￾ 只 卜￾ ￾￾门护一 不 ￾ ￾￾ ￾ ￾ ￾ ￾￾ ￾ 品的正 交对 称性 ， 只转动 尹角￾一￾￾￾ ， 可 以进 一 步 减 少样 品转动 ， 这样就可 以在非 常短 的时间 内获 得 主 要 的极 图数据 ￾ 由图 ￾的下取 向线分 析 可 以明显 看 出 ， 用 二 维 探测 器进 行 ￾ 钢 冷 轧 板织 构 的快速检 测 ， 在 合 理 减 少 样 品 转 动 的 情 况 下 ， 可 以 获 得 高 质 量 的 ￾￾￾ ， 与 实验 室用传 统 ￾ 射 线衍 射 法 的结果 一 致 ￾ 在 检测 ￾ 钢 冷 轧 板 的织 构 时 ， 用 传 统 ￾ 射 线 衍 射 法 ， 需 要 探 测器 和 样 品 多次转 动 ， 采集 三 个 不 完整 极 图数 据 ￾约 ￾￾￾￾一￾￾￾￾个 ￾以计 算 ￾￾￾ ， 大 约要 用 ￾￾ ￾ 而 用 普通 面 探 测 器 衍 射 系统 ， 不 需 探 测 器 转动 ， 只 需样 品很 少 转 动 ， 可 以同 时采 集 三 个 不 完整 极 图数 据 ￾约 ￾￾ 万 个 ￾以计 算 ￾￾￾ ， 只 需几 分 钟 ￾ 在 计 算 ￾￾￾ 时 ， 猛 取 ￾￾ ， 完全满足 精度 要 求 ， 显然优 于低 阶织 构系数 法 ￾ 这 样 ， 根据 具 有 明确 物 理 意义 的模 型 换 算 材 料 的相 关性 能 也更 为可靠 ￾ 因此 ， 二 维探 测 器 可 以快速 、 准 确 地 检 测 织 构 ， 较传 统 能谱探 测 器或位 敏探 测 器 有很 大 的优 势 ￾ 如 果 这 种 方 法 在 工 业 上 应 用 ， 可 以安 装 多个 二 维探 测 器 ， 将更进 一 步提 高检 测速 度 ￾ ￾叫￾卜一 ￾ ￾ ￾￾ ￾ ， 价￾ ￾一￾￾ ￾ ￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾一￾一￾￾一工￾￾￾￾￾￾ ￾￾ ￾￾ ￾￾ ￾￾￾￾ ￾￾ 图 ￾ 下退 火 ￾￾ 钢 板 的取 向线 ￾咭 ￾￾ 夕肋 ￾￾ ￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾ ￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾ 结论 ￾ 射 线 二 维 探 测 器 可 以实 时采 集 大 量 的衍 射 数据 ， 同时测量 多个 极 图 ￾ 对 于 具 有较 强 纤维 织 构 的板材 ， 将二 维探 测 器转 动 到适 当 的衍射 角 位 置 ， 合 理 减 少样 品转 动 ， 织 构 的检 测 只 需几 分 钟 时 间 ， 与实验 室 用 传 统 ￾ 射 线衍 射 法 的结果 一 致 ￾ 尚需进 一 步细 致研 究 ￾ 射 线 二 维探测 器 快

Vol.25 陈冷等：无间隙原子钢冷轧板织构的快速检测 ·159 速、准确、简便计算ODF的规律，以满足大规模 5 He BB.Preckwinkel U.Smith K L.Fundamentals of 现代化方式生产的先进材料织构的在线检测的 two-dimensional X-ray diffraction [J].Advances in X-ray 需要。 Analysis,1999,43:429 6 Sulyanov S N,Popov A N,Kheiker D M.Using a two-di- 参考文献 mensional detector for X-ray powder diffractiometry [J].J Appl Cryst,1994,27:934 1 Ray R K,Jonas JJ,Hook R E.Cold rolling and annealing 7 Smith K L,Ortega R B.Use of a two-dimensional,position textures in low carbon and extra low carbon steels [J].Int sensitive detector for collecting pole figures [J].Advances Mater Rev,1994,394):129 in X-ray Analysis,1993,36:641 2 Kopineck H J.On-line texture measurement in a produc- 8 Bunge H J,Klein H.Determination of quantitative,high- tion line (Al.Bunge HJ.Experimental Techniques of Tex- resolution pole figures with the area detector [J].Z Meta- ture Analysis [M].Oberursel:DGM Information Sgesel- 1lkd,1996,87(6:465 Ischaft Verlag,1986.171 9毛卫民，张新明.晶体材料织构定量分析M.北京： 3王超群低分辨织构分析及其在线监测工业应用[U 冶金工业出版社，1993.15 中国有色金属学报，1997,7(4：163 10 Bunge H J.Texture Analysis in Materials Science [M] 4 Klingkenberg C,Schmitz H P.Tamler H.Texture Measure- London:Butterworths,1982.48 ment in Steel Industry Practice [A].Szpunar J A.Proceed- 11毛卫民，余永宁，曾燕屏，深冲钢板在线检测技术的 ings of the 12th Interational Conference on Textures of 探讨[)】.北京科技大学学报，1996,18(4)：136 Materials [C].Ottawa:NRC Research Press,1999.475 Rapid Measurement of Texture for Cold Rolling Interstitial Free Steel Sheets CHEN Leng,MAO Weimin,FENG Huiping,YU Yongning Materials Science and Engineering School,University of Science and Technology Beijing,Beijing 100083,China ABSTRACT The principle of rapid measurement texture based on an X-ray two-dimensional detector was de- scribed.The advantages of the two-dimensional detector were the ability to collect several incomplete pole figures simultaneously and to calculate the orientation distribution function rapidly.It was found that a complete texture in one sample can be measured in a few minutes and the accuracy of the orientation distribution function was not ba- sically affected when the two-dimensional detector was fixed at an appropriate diffraction angle and the sample ro- tation was reduced reasonably.This is illustrated by an example of interstitial free steel sheets texture measurement. It is believed that the method can be used to develop a technology for online texture measurement of interstitial free steel sheets as well as other metal sheets in industry. KEY WORDS IF steel;texture;two-dimensional detector;rapid measurement

叭，￾￾￾ 陈冷等 ￾ 无 间 隙原 子钢 冷 轧板 织 构 的快速 检 测 ￾ ￾￾￾ ￾ 速 、 准 确 、 简 便 计 算 ￾￾￾ 的规 律 ， 以满 足 大规 模 现 代 化 方 式 生 产 的先 进 材 料 织 构 的在 线 检 测 的 需 要 ￾ 参 考 文 献 ￾￾￾￾ ￾ ， ￾￾￾￾￾ ￾￾ ， ￾￾￾￾￾ ￾ ￾ ￾￾￾ ￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾ ￾￾ ￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾ ￾ ￾￾￾ ￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾ ￾ ￾￾￾ ￾￾ ￾ ￾￾￾， ￾￾￾￾ ， ￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾ ￾叩￾￾￾￾￾￾ ￾ ￾ ￾￾一￾￾￾ 加￾￾ ￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾ ￾ ￾￾￾￾￾￾￾ ￾龟￾￾ ￾￾ ￾￾￾ ￾ ￾￾￾ ￾ ￾ ￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾ ￾ ￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾ ￾ ￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾ ， ￾￾￾￾ ￾ ￾￾￾ 王 超 群 ￾ 低 分 辨织 构 分 析 及 其 在 线 监 测 工 业 应 用 ￾ ￾ 中 国有 色 金属 学报 ， ￾￾￾￾ ， ￾￾￾￾￾ ￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾ ， ￾￾￾￾ ￾ ￾￾’￾￾￾￾￾ ￾ ￾ ￾ ￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾ ￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾ ￾ ￾￾￾ ￾￾ ‘ ￾￾￾￾￾￾￾ ￾ ￾￾￾￾ ￾￾￾￾ ￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾ ￾￾￾￾￾ ￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾ ￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾￾， ￾￾￾￾ ￾ ￾￾￾ ￾ ￾￾ ￾ ￾ ， ￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾ ， ￾￾￾￾ ￾ ￾ ￾ ￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾ ￾￾ ￾ ￾一￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾ 一 ￾￾ ￾￾价￾￾￾￾￾ ￾￾』 ￾ ￾￾￾￾￾￾ ￾￾ ￾ 一￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾， ￾￾￾￾ ， ￾￾￾￾￾￾ ￾ ￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾ ， ￾￾￾￾￾ ￾ ￾ ， ￾￾￾￾￾￾ ￾ ￾ ￾ ￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾一￾￾ ￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾ 一￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾价￾￾￾￾￾￾甸 ￾￾』 ￾ ￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾ ， ￾￾￾￾ ， ￾￾￾￾￾￾ ￾ ￾￾￾￾ ￾ ￾ ， ￾￾￾￾￾ ￾ ￾ ￾ ￾￾￾ ￾￾￾ ￾ ￾一 ￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾ ， ￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾ ￾￾￾ ￾ ￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾ ￾ 一￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾， ￾￾￾￾ ， ￾￾￾￾￾￾ ￾ ￾￾￾￾ ￾ ￾ ， ￾￾￾￾￾ ￾ ￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾， ￾￾￾￾ ￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾ ￾￾￾ ￾￾￾ ￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾ ￾ ￾ ￾￾￾ ￾ ￾￾ ， ￾￾￾￾ ， ￾￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾ 毛 卫 民 ， 张 新 明 ￾ 晶体材 料 织 构 定量 分 析 ￾￾〕 ￾ 北 京 ￾ 冶 金 工 业 出版 社 ， ￾￾￾ ￾ 巧 ￾￾ ￾￾￾￾ ￾ ￾ ￾ ￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾ ￾￾ ￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾ ￾ ￾￾￾￾￾￾ ￾￾毗 ￾￾ ￾￾ ￾， ￾￾￾￾ ￾ ￾￾ ￾ 毛 卫 民 ， 余 永 宁 ， 曾燕屏 ￾ 深 冲钢 板在 线 检 测 技 术 的 探 讨 ￾￾」 ￾ 北 京科技 大 学 学报 ， ￾￾￾￾ ， ￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾ ￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾月百￾ ￾￾￾， 人侧口 肠￾￾’ ， 厂五￾￾ ￾加勿动￾￾￾￾ ￾￾￾刀 ￾”￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾ ， ￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾ ￾￾ ￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾ ， ￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾ ， ￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾ ￾ ￾￾￾ ￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾ ￾ ￾ ￾ ￾￾￾ ￾ ￾一 ￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾ ￾￾￾ ￾ ￾ ￾￾￾￾￾￾ ￾ ￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾ ￾ ￾一￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾ ￾￾ ￾￾￾￾ ￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾ ￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾ ￾ ￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾江￾ ￾￾ ￾ ￾ ￾￾￾￾￾ ￾￾ ￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾ ￾ ￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾ ￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾ ￾￾一￾加￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾ ￾￾￾￾￾ ￾ ￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾份￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾ ￾ ￾ ￾￾￾￾ ￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾ ￾￾￾ ￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾ ￾￾别叮￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾ ￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾ ￾￾ ￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾ ￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾ ￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾ ￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾ ￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾ ￾￾￾ ￾￾ ￾ ￾￾￾ ￾￾￾￾￾ ￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾一￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾