高铝多元钢制淬火原奥氏体晶界显示技术

高铝多元钢制淬火原奥氏体晶界显示技术

影响因素的尺寸对建筑材料的力学和工艺能有很大影响。钢材加热时若形成粗大奥氏体晶粒容易导致冷却转变产物粗大,材料塑性和韧性将因之恶化。因此,准确测定金属材料的原始奥氏体晶粒度,从而对其加以控制具有重要的实际意义。奥氏体晶粒能否被清晰地显示,取决于钢材的化学成分、热处理状态、侵蚀时间、侵蚀方法等多种因素,有关奥氏体晶界显示方法的研究已有很多1样品的制备和测试方法1.1c.n.11.1ci1.1nb/1.0.5mo试验用高铝多元合金钢采用真空感应炉熔炼和氩气保护浇铸,铸锭化学成分(质量分数/%)如下:0.23C,1.5Mn,0.12Si,1.79Al,≤1.1Cr,≤1.1Ni,≤0.3Mo,≤0.06Nb,≤0.025Ti,≤0.005B,≤0.01P,≤0.01S,≤0.003N。经锻轧、预热处理及线切割后,获得5件尺寸为10mm×10mm×10mm的试验用试样,依次编号为1,2,3,4,5号,在热处理炉中分别在1000,1050,1100,1150,1200℃加热保温30min,水淬至室温。1.2测试方法分别采用不同的侵蚀剂和温度显示试样的原奥氏体晶界,利用光学显微镜进行显微组织观察。1.3饱和苦味酸溶液+cucl对于试验用1.79Al-1.5Mn-1.09Cr基高铝多元合金钢原奥氏体晶界的侵蚀,笔者先后尝试了饱和苦味酸溶液+少量海鸥牌洗头膏、先饱和苦味酸溶液侵蚀再10%硝酸酒精侵蚀、100mL饱和苦味酸溶液+少量海鸥牌洗头膏+1~5滴HCl、30mL饱和苦味酸溶液+1滴二甲苯+1滴盐酸+1~2滴HF(以控制侵蚀速率)+少量海鸥牌洗头膏+极少量CuCl1.4试样表面腐蚀残留晶界一个过程1~5号各试样的侵蚀剂配方示于表1,配制时要保证添加的海鸥牌洗发膏溶解完全。将对应的金相试样抛光,最好立即进行侵蚀,否则将因抛光面上形成氧化膜而改变侵蚀条件。试验采用室温侵蚀法,侵蚀速率较慢,在整个侵蚀过程中,保证试样被侵蚀面朝下,用镊子夹住试样适当晃动,但不得擦伤试样表面,这样可使侵蚀剂相对于试样表面保持流动,阻止侵蚀过程中产生的反应物沉积在试样表面而抑制晶界的完整显示。并且每晃动一段时间(没有严格的时间限制),拿出试样观察侵蚀面的颜色变化,若表面失去光泽或发暗就取出在水下冲洗并用脱脂棉用力擦拭试样表面,以擦去试样表面由腐蚀残留物组成的薄膜,再用无水酒精冲洗,然后用电吹风吹干,最后利用光学显微镜观察。若观察到的视场白亮且有微细的晶界显示,则按照上述操作要点继续反复侵蚀即可,直到晶界完全显示。若观察到的视场中黑色和棕黄色的腐蚀残留物较多,遮掩了部分晶界,并且在水下利用脱脂棉无法将残留物擦拭掉,则需在抛光机上再轻抛几秒,抛去表面腐蚀残留物,使晶界突出,若抛光过度,晶界可能被部分抛掉则必须重新侵蚀再抛光,所以抛光要适度。由于该试验钢的奥氏体晶界较难显示,故侵蚀过程需重复数次侵蚀→抛光→再侵蚀→再抛光的过程。2试验钢晶界的显示与分析表1列出了使用侵蚀剂A化学侵蚀不同淬火加热温度试验钢的原奥氏体晶界显示的难易程度,对应的晶界显示效果见图1。由图1可见,通过调整海鸥牌洗发膏用量,采用侵蚀剂A可以清晰地显示不同淬火加热温度试验钢的原奥氏体晶界。但若侵蚀技巧把握不当,也可能导致试样表面出现大量难溶腐蚀物,而不能清晰地显示试样的原奥氏体晶界,如图2所示。图3为1gCuCl由图1可以看出,侵蚀剂A能够清晰地显示试验钢的原奥氏体晶界。长期以来,以苦味酸为主的各种侵蚀剂大多用于显示钢的奥氏体晶界从表1和图1试验钢在不同淬火温度下原奥氏体晶界的显示情况来看,淬火温度高的试样原奥氏体晶界更容易显示,淬火温度低的试样原奥氏体晶界显示相对较难。究其原因在于高温淬火使钢中碳化物颗粒减少,有较高自由能的晶界优先被侵蚀;低温淬火由于冷却速率不够等原因,极易造成沿晶界处的基体受到侵蚀,产生难溶的粘附膜引起钝化,影响晶界的显示,故用于低温淬火试样的侵蚀剂需要加入较多的海鸥牌洗发膏(活性剂),以使晶界处基体侵蚀后产生的腐蚀产物膜及时脱落,从而使侵蚀得以继续。所以经反复试验配制的侵蚀剂A可以清晰显示该试验钢的原奥氏体晶界。此外,还要掌握正确的侵蚀技巧,若侵蚀时间过短,则晶界显示不出来;若侵蚀时间过长,则基体也会受到侵蚀,产生黑色的难溶腐蚀物(图2)。为缩短侵蚀时间,试验尝试采用控温控时水浴锅加热至60℃进行热侵蚀,但会导致试验钢晶界处基体侵蚀引起钝化,因侵蚀速率较快,活性剂没有及时脱落试样表面产生的腐蚀产物膜,故侵蚀效果不佳。采用其他侵蚀剂(如侵蚀剂B)的侵蚀效果也不理想,侵蚀的试样表面很容易产生大量的黑色腐蚀产物膜而无法继续侵蚀(图3),故不能清晰显示试验钢原奥氏体晶界的细节。综上可见,要清晰显示高铝多元合金钢的原奥氏体晶界,既要选择正确的侵蚀剂,还要把握侵蚀技巧,反复试验。3试验钢的配方(1)基于侵蚀剂侵蚀原理和反复试验,确定显示1.79Al-1.5Mn-1.09Cr基高铝多元合金钢原奥氏体晶界的最佳侵蚀剂配方为30mL饱和苦味酸水溶液+1~2滴氢氟酸+适量海鸥牌洗发膏;其中海鸥牌洗发膏的添加量需要根据试验钢的淬火温度不同而调整;如此,则能清