锰铁合金直接方法:直接方法允许凝固期间可以肉眼观察包晶相变和动力学过程,因此,必须配置高分辨影像技术和相应的光学镜头和高速影像采集设备。试样钢样需要熔化,然后选择凝固需要控制参数(冷却速率和梯度)。最近几年来,强大的实验手段能够满足这些要求,两种方法分别是高温激光扫描共焦显微镜(HT-LSCM)和高温同步加速x射线影像分析仪(HT-Synchrotron)。这些方法具有能力直接完成凝固条件下动力学研究和调查包晶相变机理。现有发表的文献大多数局限在二元合金和低合金钢范畴内,直到现在,高合金钢和高硅高锰含量的钢种没有系统研究,时代发展需要这样研发。
间接方法:间接方法使用热力学分析平衡相图的方法,在包晶相 CA和CB点之间进行甄别,术语“热力学分析方法”参考温度变化时候测量试样特性的变化。这是典型的平衡相研究,是将试样缓慢升温直到熔化。这些方法用来确定所有的相变过程和相变行为(高温区I-IV),都概括在表1中。表3给出尽可能满足这些要求的实验室方法概述,可以检验铁碳系统钢种中合金元素的影响,也列出所分析的材料特性值。
热力学分析方法,测量温度取决于焓的变化,是最为适应识别包晶钢钢种的方式,当包晶相转变时,在一个不变的温度下,伴随着非常明显焓的变化,通过测量这一事件就可以非常清楚知晓包晶反应。差分扫描热分析法(DSC)具有高的灵敏度,在下面章节中进行详细描述。其它的方法像膨胀测定法(DIL),热光学分析(TOA)和x射线衍射都是非常强大的工具,可以用来确定γ相→ δ相转变,但是需要出现液相状态,所以具有一定的局限性,这造成了表1中III区和IV区的范围内根本无法区分开来。锰铁合金不同的热量分析方法对比结果是,热分析差(DTA)和DSC两种方法在辨别包晶钢是理想的,可以确定所有的相转变温度,一直到液相线温度,并且可以清晰地分辨I~IV区范围。于是在铁碳系钢种内的合金元素的影响和CA和CB的位置就能够使用这些方法来确定。
头一次有成效的试验研究是Yamanda在1990年进行的,他调查了Mo和Ni在12%Cr-Mo-V包晶钢范围内的影响,在这个研究中,因为DTA分辨率太低,测量γ → δ相变是不可能实现的。为单个合金元素总是和其它在钢中多种元素相互作用的影响,不可能对单个合金元素的包晶反应影响进行阐述。选择二元,三元和四元系统,可以对单个合金元素的影响进行详细的调查研究,需要进行系统性的研究工作,这样才能进行多元素系统钢中的单个元素作用的研究。在一个独立的研究中,使用连铸机结晶器热量监控,根据选定的钢种,使用DSC试验(相变),开始分析展示了一个非常高的相关性,实验室内使用DSC测量相变和实际工艺生产浇铸(高铝合金钢,和保护渣起到强烈的反应,这个现象只能是包晶相变发生产生的效果,而不是其它的机理在起作用)。监控结晶器传热行为,在线安装了传热监控系统,结晶器内的温度变化越大,铸坯表面质量就产生非均匀性现象,这个明显的操作行为对应包晶区间,能够清晰地被结晶器监控系统在连铸过程中观察到,这样,DSC测量技术就是一个非常强大研究方法,锰铁合金为工业大生产之前就能够明显地识别包晶钢。