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1、钢实际晶粒度的显示和评定方法http://www.microimage.com.cncyh(2010-07-2718:25:01)- 杨桂珠 (中国工程物理研究院机械制造工艺研究所,绵阳621900) 摘 要:对不同热处理状态下的60Si2MnA钢和0Cr17Ni14Cu4Nb钢试样进行了试验和摸索,获得了这两种材料在常规热处理状态下的实际晶粒度的显示方法,即60Si2MnA钢用饱和苦味酸+3%～5%洗涤剂+新洁尔灭水溶液侵蚀0Cr17Ni14CuNb钢用高锰酸钾(0.5～1g)+硫酸(8～1
2、2ml)+水(90～115ml)热蚀。晶粒显现清晰,解决了60Si2MnA钢和0Cr17Ni14Cu4Nb钢晶界显示和晶粒度评定的难题。 关键词:0Cr17Ni14Cu4Nb钢60Si2MnA钢晶粒度评定方法 1 引言 许多钢材的晶界难以侵蚀,随着热处理状态的不同,侵蚀晶界的条件也多变。因此,迅速腐蚀和清晰显示晶界,找出影响侵蚀条件的因素及规律为人们所关注。 在对60Si2MnA钢和0Cr17Ni14Cu4Nb钢反复试验的基础上,根据钢材热处理状态变化对金相侵蚀条件的影响和国家相关标准,从试验方
3、法入手,并进行了粗略的理论分析,找到了显示60Si2MnA钢和0Cr17Ni14Cu4Nb钢晶粒度的方法。 2 试验方法 显示晶粒度应采用比显示显微组织弱得多的侵蚀剂。显示实际晶粒度时,应尽量降低试剂的电化学腐蚀能力。试样经过磨制抛光后侵蚀,抛光织物必须用丝绒,抛光剂用水或油剂金刚石研磨膏(粒度为W2.5～3.5)。根据0Cr17Ni14Cu4Nb和60Si2MnA钢的特性,经过优化,选用的侵蚀剂见表1。组织和晶界观测在德国MM6大视场显微镜上进行。3试验结果 3.1 0Cr17Ni14Cu4Nb
4、钢 不锈钢侵蚀一般均可采用草酸电解,但该种钢电解十几分钟或更长时间晶界都不受腐蚀,显微镜下只能观察到一些腐蚀坑。用试剂1对固溶时效状态下的0Cr17Ni14Cu4Nb钢进行试验,室温下擦拭试样表面2s,组织先显示出来,随之部分晶界也显示出来,因组织干扰大,无法评定晶粒度,见图1a。 用酸性较弱的试剂2在室温下擦拭试样表面5s,在晶界显示出来的同时,部分组织也被腐蚀出来(见图1b),因此难以准确评定晶粒度。a)1号试剂侵蚀400×(b)2号试剂侵蚀1000× 图1 0Cr17Ni14Cu4Nb钢经1
5、号和2号试剂侵蚀后的形貌 用试剂3将试样加热至沸腾煮7min,再用草酸水溶液洗掉试样表面腐蚀产物(必要时可在草酸水溶液中电解数秒钟),可清楚显示不带孪晶且晶界十分完整的晶粒,见图2。 (a)100×(b)400× 图2 0Cr17Ni14Cu4Nb钢经3号试剂侵蚀后显现的晶粒 3.2 60Si2MnA钢 对于球化退火的60Si2MnA钢,用一般试剂只能显示出粒状珠光体,晶界显示不出。用试剂4侵蚀,可显示出晶界,见图3。图3经试剂4侵蚀后的60Si2Mn钢球化退火组织1000× 因淬、回火状态
6、下的回火索氏体或回火屈氏体组织比较细,原马氏体针较小,光学显微镜下不能清楚的分辨,经试剂5侵蚀后可将马氏体针叶染成黄色,显微镜下能观察到马氏体针叶的长度,见图4。图4经试剂5侵蚀后的60Si2Mn钢淬、回火组织640× 4 晶粒度的评定与讨论 试样经侵蚀后晶界显示较完整,即可进行评级。若晶界不完整,可用组织遗传性的表现特征进行晶粒度的评定。 组织遗传性的出现在很大程度上取决于试样的原始组织,原始组织为马氏体、奥氏体的合金钢容易出现组织遗传性,而含硅、锰的钢倾向性较强。因为一个奥氏体晶粒内第一片形成
7、的马氏体往往横穿整个晶粒,并将奥氏体晶粒加以分割,使继后形成的马氏体片的大小受到限制。由于马氏体不能相互穿越,也不能穿越奥氏体晶界和孪晶界(见图5),因此马氏体片的最大尺寸主要取决于奥氏体的晶粒度。图5针状马氏体示意图 在生产中对马氏体的评级就是评定最大尺寸的马氏体片[2]。所以可以利用马氏体或回火产物的板条长度简单推算,并据此进行评级。具体方法,在正常或稍许过热淬火的情况下,马氏体的针叶(板条)长度ML与母相奥氏体晶粒直径AD之关系ML/AD=0.7,将视野中测得的具有代表性的马氏体的针叶(板条)长
8、度ML(晶粒中最长的),乘以1/0.7即可求得AD,再按下列公式计算其晶粒度。 N=17.33-6.64logAD(1) 式中 N———晶粒度(计算值) AD———奥氏体晶粒直径(计算值),μm 例如直径尺寸为26μm,36μm,51μm及72μm的奥氏体晶粒,其晶粒度分别为8,7,6和5级。 如果试样热处理后表面有脱碳,那么经上述方法反复侵蚀抛光后,利用脱碳层进行晶粒度的评定,即清楚又具有代表性。 5 结论 对固溶+时效处理
