钢实际晶粒度的显示和评定方法

'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(8～12ml)+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+时效处理的0Cr17Ni14Cu4Nb钢试样和球化退火的60Si2Mn钢试样,分别用试剂3和试剂4侵蚀,可清晰的显示晶界。对热处理后为马氏体相或为保持马氏体位相的回火索氏体或回火屈氏体,若侵蚀后晶界不完整,可根据组织遗传性的表现特征,先进行化学着色,再用式(1)计算评定其晶粒度。对热处理后表面有脱碳层的试样,可利用脱碳层进行检验和评定,既清楚又具有代表性。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(8～12ml)+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+时效处理的0Cr17Ni14Cu4Nb钢试样和球化退火的60Si2Mn钢试样,分别用试剂3和试剂4侵蚀,可清晰的显示晶界。对热处理后为马氏体相或为保持马氏体位相的回火索氏体或回火屈氏体,若侵蚀后晶界不完整,可根据组织遗传性的表现特征,先进行化学着色,再用式(1)计算评定其晶粒度。对热处理后表面有脱碳层的试样,可利用脱碳层进行检验和评定,既清楚又具有代表性。'