鋼實際晶粒度的顯示和評定方法

鋼實際晶粒度的顯示和評定方法cyh（2010-07-2718:25:01）楊桂珠（中國工程物理研究院機械制造工藝研究所，綿陽621900）摘要:對不同熱處理狀態(tài)下的60Si2MnA鋼和0Crl7Nil4Cu4Nb鋼試樣進行了試驗和摸索，獲得了這兩種材料在常規(guī)熱處理狀態(tài)下的實際晶粒度的顯示方法，即60Si2MnA鋼用飽和苦味酸+3%?5%洗滌劑+新潔爾滅水溶液侵蝕0Cr17Ni14CuNb鋼用高錳酸鉀（0.5?lg）+硫酸（8?12ml）+水（90?115ml）熱蝕。晶粒顯現(xiàn)清晰，解決了60Si2MnA鋼和0Cr17Ni14Cu4Nb鋼晶界顯示和晶粒度評定的難題。關(guān)鍵詞：0Cr17Ni14Cu4Nb鋼60Si2MnA鋼晶粒度評定方法1引言許多鋼材的晶界難以侵蝕，隨著熱處理狀態(tài)的不同，侵蝕晶界的條件也多變。因此，迅速腐蝕和清晰顯示晶界，找出影響侵蝕條件的因素及規(guī)律為人們所關(guān)注。在對60Si2MnA鋼和0Cr17Ni14Cu4Nb鋼反復(fù)試驗的基礎(chǔ)上，根據(jù)鋼材熱處理狀態(tài)變化對金相侵蝕條件的影響和國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，從試驗方法入手，并進行了粗略的理論分析，找到了顯示60Si2MnA鋼和0Cr17Ni14Cu4Nb鋼晶粒度的方法。2試驗方法

顯示晶粒度應(yīng)采用比顯示顯微組織弱得多的侵蝕劑。顯示實際晶粒度時,應(yīng)盡量降低試劑的電化學(xué)腐蝕能力。試樣經(jīng)過磨制拋光后侵蝕，拋光織物必須用絲絨，拋光劑用水或油劑金剛石研磨膏（粒度為W2.5?3.5）。根據(jù)0Crl7Nil4Cu4Nb和60Si2MnA鋼的特性，經(jīng)過優(yōu)化，選用的侵蝕劑見表1。組織和晶界觀測在德國MM6大視場顯微鏡上進行。試劑號試劑組成1試劑號試劑組成1硫醸用呂~1憲*鹽酸50ixL十詭酸4雙氧水EinL-4-tK40~60mL2三馥化鐵7~I0g十鹽酸20~30mL-tzKSO-lOOniL3高蛀威鉀0.5~1^-硫醱呂-12mL-bZK3O~115aiL4電和苦味酸于撫滌劑3吒十新潔爾天水溶漸（1T0圖朮77inL+硫猶硫皺鈉24g-檸樓酸+亂化錨2.応十酒硫戰(zhàn)3mL—苫味供0卸表1試臉用慢蝕劑Tab.1Tnalarent3試驗結(jié)果3.10Cr17Ni14Cu4Nb鋼不銹鋼侵蝕一般均可采用草酸電解，但該種鋼電解十幾分鐘或更長時間晶界都不受腐蝕，顯微鏡下只能觀察到一些腐蝕坑。用試劑1對固溶時效狀態(tài)下的0Cr17Ni14Cu4Nb鋼進行試驗,室溫下擦拭試樣表面2s，組織先顯示出來，隨之部分晶界也顯示出來，因組織干擾大，無法評定晶粒度，見圖1a。用酸性較弱的試劑2在室溫下擦拭試樣表面5s，在晶界顯示出來的同時，部分組織也被腐蝕出來（見圖1b），因此難以準(zhǔn)確評定晶粒度。

a)1號試劑侵蝕400X(b)2號試劑侵蝕1000X圖10Cr17Ni14Cu4Nb鋼經(jīng)1號和2號試劑侵蝕后的形貌用試劑3將試樣加熱至沸騰煮7min,再用草酸水溶液洗掉試樣表面腐蝕產(chǎn)物(必要時可在草酸水溶液中電解數(shù)秒鐘)，可清楚顯示不帶孿晶且晶界十分完整的晶粒，見圖2。(a)100X(b)400X圖20Cr17Ni14Cu4Nb鋼經(jīng)3號試劑侵蝕后顯現(xiàn)的晶粒

3.260Si2MnA鋼對于球化退火的60Si2MnA鋼，用一般試劑只能顯示出粒狀珠光體,晶界顯示不出。用試劑4侵蝕,可顯示出晶界，見圖3。圖3經(jīng)試劑4侵蝕后的60Si2Mn鋼球化退火組織1000X因淬、回火狀態(tài)下的回火索氏體或回火屈氏體組織比較細(xì)，原馬氏體針較小，光學(xué)顯微鏡下不能清楚的分辨,經(jīng)試劑5侵蝕后可將馬氏體針葉染成黃色，顯微鏡下能觀察到馬氏體針葉的長度，見圖4。圖4經(jīng)試劑5侵蝕后的60Si2Mn鋼淬、回火組織640X4晶粒度的評定與討論試樣經(jīng)侵蝕后晶界顯示較完整，即可進行評級。若晶界不完整，可用組織遺傳性的表現(xiàn)特征進行晶粒度的評定。

組織遺傳性的出現(xiàn)在很大程度上取決于試樣的原始組織，原始組織為馬氏體、奧氏體的合金鋼容易出現(xiàn)組織遺傳性，而含硅、錳的鋼傾向性較強。因為一個奧氏體晶粒內(nèi)第一片形成的馬氏體往往橫穿整個晶粒，并將奧氏體晶粒加以分割，使繼后形成的馬氏體片的大小受到限制。由于馬氏體不能相互穿越，也不能穿越奧氏體晶界和孿晶界（見圖5）,因此馬氏體片的最大尺寸主要取決于奧氏體的晶粒度。圖5針狀馬氏體示意圖在生產(chǎn)中對馬氏體的評級就是評定最大尺寸的馬氏體片［2］。所以可以利用馬氏體或回火產(chǎn)物的板條長度簡單推算，并據(jù)此進行評級。具體方法，在正?；蛏栽S過熱淬火的情況下，馬氏體的針葉（板條）長度ML與母相奧氏體晶粒直徑AD之關(guān)系ML/AD=0.7,將視野中測得的具有代表性的馬氏體的針葉（板條）長度ML（晶粒中最長的），乘以1/0.7即可求得AD,再按下列公式計算其晶粒度。N=17.33-6.64logAD（l）式中N 晶粒度（計算值）AD 奧氏體晶粒直徑（計算值），um例如直徑尺寸為26um，36um，51um及72um的奧氏體晶粒，其晶粒度分別為&7,6和5級。

如果試樣熱處理后表面有脫碳,那么經(jīng)上述方法反復(fù)侵蝕拋光后,利用脫碳層進行晶粒度的評定，即清楚又具有代表性。5結(jié)論對固溶+時效處理的0Crl7Nil4Cu4Nb鋼試樣和球化退火的60Si2Mn鋼試樣，分別用試劑3和試劑4侵蝕，可清晰的顯示晶界。對熱處理后為馬氏體相或為保持馬氏體位相的回火索氏體或回火屈氏體，若侵蝕后晶界不完整，可根據(jù)組織遺傳性的表現(xiàn)特征，先進行化學(xué)著色,再用式（1）計算評定其晶粒度。對熱處理后表面有脫碳層的試樣，可利用脫碳層進行檢驗和評定，既清楚又具有代表性。鋼實際晶粒度的顯示和評定方法cyh（2010-07-2718:25:01）楊桂珠（中國工程物理研究院機械制造工藝研究所，綿陽621900）摘要:對不同熱處理狀態(tài)下的60Si2MnA鋼和0Cr17Ni14Cu4Nb鋼試樣進行了試驗和摸索，獲得了這兩種材料在常規(guī)熱處理狀態(tài)下的實際晶粒度的顯示方法，即60Si2MnA鋼用飽和苦味酸+3%?5%洗滌劑+新潔爾滅水溶液侵蝕0Cr17Ni14CuNb鋼用高錳酸鉀（0.5?1g）+硫酸（8?12ml）+水（90?115ml）熱蝕。晶粒顯現(xiàn)清晰，解決了60Si2MnA鋼和0Cr17Ni14Cu4Nb鋼晶界顯示和晶粒度評定的難題。關(guān)鍵詞:0Cr17Ni14Cu4Nb鋼60Si2MnA鋼晶粒度評定方法1引言許多鋼材的晶界難以侵蝕，隨著熱處理狀態(tài)的不同，侵蝕晶界的條件也多變。因此，迅速腐蝕和清晰顯示晶界,找出影響侵蝕條件的因素及規(guī)律為人們所關(guān)注。

在對60Si2MnA鋼和0Crl7Nil4Cu4Nb鋼反復(fù)試驗的基礎(chǔ)上，根據(jù)鋼材熱處理狀態(tài)變化對金相侵蝕條件的影響和國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，從試驗方法入手，并進行了粗略的理論分析，找到了顯示60Si2MnA鋼和0Crl7Nil4Cu4Nb鋼晶粒度的方法。2試驗方法顯示晶粒度應(yīng)采用比顯示顯微組織弱得多的侵蝕劑。顯示實際晶粒度時，應(yīng)盡量降低試劑的電化學(xué)腐蝕能力。試樣經(jīng)過磨制拋光后侵蝕，拋光織物必須用絲絨，拋光劑用水或油劑金剛石研磨膏（粒度為W2.5?3.5）。根據(jù)0Crl7Nil4Cu4Nb和60Si2MnA鋼的特性,經(jīng)過優(yōu)化，選用的侵蝕劑見表1。組織和晶界觀測在德國MM6大視場顯微鏡上進行。表1試驗用憬蝕劑Tab.1Taisilarent試劑號試劑組成試劑號試劑組成1硫酸銅呂~1空*鹽厳50mL十詭酸5iuL斗雙氧水EinL亠沖車”豹血2三氮化鐵7~10g-r鹽酸20~30mL-bZKSO-lOOniL3高掘毆裨0.5~1^-硫服S~12mL-bzKSC—IUqiL4飽和苦味酸十撓瘵劑3吒~弟6十新潔爾朮77iriL+硫代硫皺鈉24g-檸機取昭+亂化錨證詭幀3mL-苦味惦06-23試驗結(jié)果3.10Cr17Ni14Cu4Nb鋼不銹鋼侵蝕一般均可采用草酸電解，但該種鋼電解十幾分鐘或更長時間晶界都不受腐蝕，顯微鏡下只能觀察到一些腐蝕坑。用試劑1對固溶時效狀態(tài)下的0Cr17Ni14Cu4Nb鋼進行試驗，室溫下擦拭試樣表面2s，組織先顯示出來，隨之部分晶界也顯示出來，因組織干擾大,無法評定晶粒度，見圖1a。用酸性較弱的試劑2在室溫下擦拭試樣表面5s，在晶界顯示出來的同時，部分組織也被腐蝕出來（見圖1b），因此難以準(zhǔn)確評定晶粒度。

a)l號試劑侵蝕400X(b)2號試劑侵蝕1000X圖10Crl7Nil4Cu4Nb鋼經(jīng)1號和2號試劑侵蝕后的形貌用試劑3將試樣加熱至沸騰煮7min,再用草酸水溶液洗掉試樣表面腐蝕產(chǎn)物(必要時可在草酸水溶液中電解數(shù)秒鐘)，可清楚顯示不帶孿晶且晶界十分完整的晶粒，見圖2。(a)100X(b)400X圖20Crl7Nil4Cu4Nb鋼經(jīng)3號試劑侵蝕后顯現(xiàn)的晶粒3.260Si2MnA鋼對于球化退火的60Si2MnA鋼,用一般試劑只能顯示出粒狀珠光體，晶界顯示不出。用試劑4侵蝕,可顯示出晶界，見圖3。

圖3經(jīng)試劑4侵蝕后的60Si2Mn鋼球化退火組織1000X因淬、回火狀態(tài)下的回火索氏體或回火屈氏體組織比較細(xì)，原馬氏體針較小,光學(xué)顯微鏡下不能清楚的分辨,經(jīng)試劑5侵蝕后可將馬氏體針葉染成黃色，顯微鏡下能觀察到馬氏體針葉的長度，見圖4。圖4經(jīng)試劑5侵蝕后的60Si2Mn鋼淬、回火組織640X4晶粒度的評定與討論試樣經(jīng)侵蝕后晶界顯示較完整，即可進行評級。若晶界不完整，可用組織遺傳性的表現(xiàn)特征進行晶粒度的評定。組織遺傳性的出現(xiàn)在很大程度上取決于試樣的原始組織，原始組織為馬氏體、奧氏體的合金鋼容易出現(xiàn)組織遺傳性,而含硅、錳的鋼傾向性較強。因為一個奧氏體晶粒內(nèi)第一片形成的馬氏體往往橫穿整個晶粒，并將奧氏體晶粒加以分割，使繼后形成的馬氏體片的大小受到限制。由于馬氏體不能相互穿越，也不能穿越奧氏體晶界和孿晶界（見圖5），因此馬氏體片的最大尺寸主要取決于奧氏體的晶粒度。

圖5針狀馬氏體示意圖在生產(chǎn)中對馬氏體的評級就是評定最大尺寸的馬氏體片［2］。所以可以利用馬氏體或回火產(chǎn)物的板條長度簡單推算，并據(jù)此進行評級。具體方法，在正?；蛏栽S過熱淬火的情況下,馬氏體的針葉（板條）長度ML與母相奧氏體晶粒直徑AD之關(guān)系ML/AD=0.7，將視野中測得的具有代表性的馬氏體的針葉（板條）長度ML（晶粒中最長的），乘以1/0.7即可求得AD,再按下列公式計算其晶粒度。N=17.33-6.64logAD（l）式中N 晶粒度（計算值）AD 奧氏體晶粒直徑（計算值），um例如直徑尺寸為26um，36um，51um及72um的奧氏體晶粒，其晶粒度分別為8,7,6和5級。如果試樣熱處理后表面有