鋼實(shí)際晶粒度的顯示和評(píng)定方法

鋼實(shí)際晶粒度的顯示和評(píng)定方法cyh（2010-07-2718:25:01）楊桂珠（中國(guó)工程物理研究院機(jī)械制造工藝研究所，綿陽(yáng)621900）摘要:對(duì)不同熱處理狀態(tài)下的60Si2MnA鋼和0Crl7Nil4Cu4Nb鋼試樣進(jìn)行了試驗(yàn)和摸索，獲得了這兩種材料在常規(guī)熱處理狀態(tài)下的實(shí)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(píng)定的難題。關(guān)鍵詞：0Cr17Ni14Cu4Nb鋼60Si2MnA鋼晶粒度評(píng)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(duì)60Si2MnA鋼和0Cr17Ni14Cu4Nb鋼反復(fù)試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，根據(jù)鋼材熱處理狀態(tài)變化對(duì)金相侵蝕條件的影響和國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，從試驗(yàn)方法入手，并進(jìn)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(yàn)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(shí)際晶粒度時(shí),應(yīng)盡量降低試劑的電化學(xué)腐蝕能力。試樣經(jīng)過(guò)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(guò)優(yōu)化，選用的侵蝕劑見表1。組織和晶界觀測(cè)在德國(guó)MM6大視場(chǎng)顯微鏡上進(jìn)行。試劑號(hào)試劑組成1試劑號(hào)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(yàn)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(zhǎng)時(shí)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(duì)固溶時(shí)效狀態(tài)下的0Cr17Ni14Cu4Nb鋼進(jìn)行試驗(yàn),室溫下擦拭試樣表面2s，組織先顯示出來(lái)，隨之部分晶界也顯示出來(lái)，因組織干擾大，無(wú)法評(píng)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(lái)的同時(shí)，部分組織也被腐蝕出來(lái)（見圖1b），因此難以準(zhǔn)確評(píng)定晶粒度。

a)1號(hào)試劑侵蝕400X(b)2號(hào)試劑侵蝕1000X圖10Cr17Ni14Cu4Nb鋼經(jīng)1號(hào)和2號(hào)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(shí)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(hào)試劑侵蝕后顯現(xiàn)的晶粒

3.260Si2MnA鋼對(duì)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(zhǎng)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(píng)定與討論試樣經(jīng)侵蝕后晶界顯示較完整，即可進(jìn)行評(píng)級(jí)。若晶界不完整，可用組織遺傳性的表現(xiàn)特征進(jìn)行晶粒度的評(píng)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(qiáng)。因?yàn)橐粋€(gè)奧氏體晶粒內(nèi)第一片形成的馬氏體往往橫穿整個(gè)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(duì)馬氏體的評(píng)級(jí)就是評(píng)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(zhǎng)度簡(jiǎn)單推算，并據(jù)此進(jìn)行評(píng)級(jí)。具體方法，在正常或稍許過(guò)熱淬火的情況下，馬氏體的針葉（板條）長(zhǎng)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(cè)得的具有代表性的馬氏體的針葉（板條）長(zhǎng)度ML（晶粒中最長(zhǎng)的），乘以1/0.7即可求得AD,再按下列公式計(jì)算其晶粒度。N=17.33-6.64logAD（l）式中N 晶粒度（計(jì)算值）AD 奧氏體晶粒直徑（計(jì)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(jí)。

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(jìn)行晶粒度的評(píng)定，即清楚又具有代表性。5結(jié)論對(duì)固溶+時(shí)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(duì)熱處理后為馬氏體相或?yàn)楸３竹R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(jìn)行化學(xué)著色,再用式（1）計(jì)算評(píng)定其晶粒度。對(duì)熱處理后表面有脫碳層的試樣，可利用脫碳層進(jìn)行檢驗(yàn)和評(píng)定，既清楚又具有代表性。鋼實(shí)際晶粒度的顯示和評(píng)定方法cyh（2010-07-2718:25:01）楊桂珠（中國(guó)工程物理研究院機(jī)械制造工藝研究所，綿陽(yáng)621900）摘要:對(duì)不同熱處理狀態(tài)下的60Si2MnA鋼和0Cr17Ni14Cu4Nb鋼試樣進(jìn)行了試驗(yàn)和摸索，獲得了這兩種材料在常規(guī)熱處理狀態(tài)下的實(shí)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(píng)定的難題。關(guān)鍵詞:0Cr17Ni14Cu4Nb鋼60Si2MnA鋼晶粒度評(píng)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(duì)60Si2MnA鋼和0Crl7Nil4Cu4Nb鋼反復(fù)試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，根據(jù)鋼材熱處理狀態(tài)變化對(duì)金相侵蝕條件的影響和國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，從試驗(yàn)方法入手，并進(jìn)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(yàn)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(shí)際晶粒度時(shí)，應(yīng)盡量降低試劑的電化學(xué)腐蝕能力。試樣經(jīng)過(guò)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(guò)優(yōu)化，選用的侵蝕劑見表1。組織和晶界觀測(cè)在德國(guó)MM6大視場(chǎng)顯微鏡上進(jìn)行。表1試驗(yàn)用憬蝕劑Tab.1Taisilarent試劑號(hào)試劑組成試劑號(hào)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(jī)取昭+亂化錨證詭幀3mL-苦味惦06-23試驗(yàn)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(zhǎng)時(shí)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(duì)固溶時(shí)效狀態(tài)下的0Cr17Ni14Cu4Nb鋼進(jìn)行試驗(yàn)，室溫下擦拭試樣表面2s，組織先顯示出來(lái)，隨之部分晶界也顯示出來(lái)，因組織干擾大,無(wú)法評(píng)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(lái)的同時(shí)，部分組織也被腐蝕出來(lái)（見圖1b），因此難以準(zhǔn)確評(píng)定晶粒度。

a)l號(hào)試劑侵蝕400X(b)2號(hào)試劑侵蝕1000X圖10Crl7Nil4Cu4Nb鋼經(jīng)1號(hào)和2號(hào)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(shí)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(hào)試劑侵蝕后顯現(xiàn)的晶粒3.260Si2MnA鋼對(duì)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(zhǎng)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(píng)定與討論試樣經(jīng)侵蝕后晶界顯示較完整，即可進(jìn)行評(píng)級(jí)。若晶界不完整，可用組織遺傳性的表現(xiàn)特征進(jìn)行晶粒度的評(píng)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(qiáng)。因?yàn)橐粋€(gè)奧氏體晶粒內(nèi)第一片形成的馬氏體往往橫穿整個(gè)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(duì)馬氏體的評(píng)級(jí)就是評(píng)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(zhǎng)度簡(jiǎn)單推算，并據(jù)此進(jìn)行評(píng)級(jí)。具體方法，在正?；蛏栽S過(guò)熱淬火的情況下,馬氏體的針葉（板條）長(zhǎng)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(cè)得的具有代表性的馬氏體的針葉（板條）長(zhǎng)度ML（晶粒中最長(zhǎng)的），乘以1/0.7即可求得AD,再按下列公式計(jì)算其晶粒度。N=17.33-6.64logAD（l）式中N 晶粒度（計(jì)算值）AD 奧氏體晶粒直徑（計(jì)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(jí)。如果試樣熱處理后表面有