第 36卷第 5期 2008年 10月 Vol .36No .5Oct 2008
金属材料与冶金工程
METAL MATERIALS AND METALLURGY ENGINEERING
摘
要 :介绍了显示低合金钢奥氏体晶粒的行之有效的方法 -直接淬火法 , 即首先进行淬火 , 然后采用
适当的回火等热处理工艺 ; 再配制合适的显示剂 , 便能清晰显示奥氏体晶粒大小。
关键词 :低合金钢 ; 奥氏体 ; 晶粒度中图分类号 :TG 142.33
文献标识码 :A
文章编号 :1005-6084(2008 05-0008-03
Research of Display Means for Austenite Crystalline
Grain Degree in the Low Alloy Steel
GUO Ze -yao
(Xiangtan Iron &Steel Group Co. Ltd. , Xiangtan
411101, China
ABSTRACT :This article introduces the effective means of displaying austenite crystalline grain degree in law alloy steel -direct quenching method. In immediate after quenching adopts proper tempering and so on heat treatment technique , afterwards makes up again appropriate displaying reagent , that austenite crystalline grain size can be clearly displayed. KEY WORDS :low alloy steel ; austenite ; crystalline grain degree
收稿日期 :2008-06-28
作者简介 :郭泽尧 (1965- 男 , 高级工程师 , 主要从事金相检测技术工作。
低合金钢奥氏体晶粒度显示方法的研究
郭泽尧
(湘潭钢铁集团有限公司 , 湖南
湘潭
411101
将钢加热至 A C 3以上 , 以获得完全奥氏体组织的过程称为奥氏体化。
在加
热转变中 , 新形成的并刚好相互接触的奥氏体晶粒称为奥氏体起始晶粒 , 其大小称为起始晶粒度。
奥氏体起始晶粒一般都很细小 , 但随着温度的升高 , 保温时间的延长 , 奥氏体晶粒便不断长大 , 长至刚开始冷却时的奥氏体晶粒称为实际晶粒 , 其大小称为实际晶粒度 , 奥氏体的实际晶粒大小对钢的组织与性能有很大影响。
如果奥氏体晶粒均匀而细小 , 则冷却后 , 相变产物的组织也均匀、细小 , 钢的强
度、塑性、韧性表现出更加优异的匹配特征 ; 反之 , 相变后的金相组织则粗大 , 且分布也不均匀 , 钢的强度、塑性、
韧性均较低。
因此 , 加热时都希望得到均匀而又细小的奥氏体晶粒 [1]。
晶粒度是晶粒大小的量度。
通常使用长度、面积或体积等不同表示法来评定或测定晶粒的大小。
“ 晶粒” 是指晶界范围内整个区域。
在有孪晶材料中 , 每个晶粒和它内部的孪晶带应视为一个晶粒。
晶粒度的测定方法有 :比较法、面积法和截点法 , 其中包括完全或主要由相
组成的金属平均晶粒度的测定方法和表示原则。
同时 , 这些方法也适用于与标准评级图中形貌相似的任何组织。
测定等轴晶粒的晶粒度 , 使用比较法最简便。
其精确度可达到生产检验要求。
如要
求更高的精确度 , 则使用面积法和截点法。
非等轴的晶粒不能使用比较法[2]。
测定奥氏体晶粒度亦同样可采用上述方法 , 但关键是如何显示钢的奥氏体晶粒大小 , 显示方法主要有 :渗碳法、网状铁素体法、氧化法、腐蚀氧化法、网状渗碳法、网状珠光体 (托氏体法、直接侵蚀法、直接淬火法等 [3], 其中直接淬火法应用较广 , 但关键是要找到较合适的热处理工艺和腐蚀剂 , 以清晰显示出奥氏体晶粒的晶界。
1试验材料及设备
试验材料为某钢厂生产的低合金钢板 , 其化学成分见表 1。
试验设备包括热处理炉和金相图像分析仪等。
热处理炉有淬火炉、回火炉 , 其型号分别为SX -12-11、 KXW -4D -11箱式电阻加热炉 , 温度控制器为 KSW -40-11; 金相图像分析仪为 ZEISS Axioplan 2imaging 。
2试验方法
所生产的低合金钢板为 25mm , 轧后采用控制冷却。
轧后显微组织为铁素体与珠光体 , 实际晶粒度为 9级左右。
首先将试样进行热处理 , 再配制适当的浸蚀剂 , 而后在金相图像分析仪上进行观察与比对 , 以此来评定奥氏体晶粒的大小。
2. 1热处理工艺
国家相关标准 [3]规定 , 对碳含量≤ 0. 35%的钢样置于 900±10℃加热 , 保温 1h 时 , 为提高显示晶界的清晰度 , 可在低温或高温中加热 1h , 再用合适的浸蚀剂腐蚀。
对于湘钢生产的船板 , 参照国家相关标准特制定了三套热处理工艺 , 以保证船板试样用完全淬透的冷却速度进行淬火 , 从而获得马氏体组织。
经磨制和适当侵蚀后 , 即可显示出完全淬硬为马氏体的原奥氏体晶粒形貌。
2. 1. 1工艺一
淬火加热温度 900℃ , 保温时间 0. 5h , 油中冷却 , 未淬透。
金相组织情况见图1。
从图 1可以看出 , 其组织为贝氏体、珠光体与铁素体。
2. 1. 2工艺二
淬火加热温度 900℃ , 保温 0. 5h 后 , 水中冷却 , 未淬透 , 金相组织情况见图2。
从图 2可以看出 , 其组织为马氏体、贝氏体和铁素体。
2. 1. 3工艺三
淬火加热温度 920℃ , 保温 0. 5h 后 , 冰水中冷却 , 基本上淬透 , 金相组织情况见图 3。
从图 3可以看出 , 其组织绝大部分为马氏体与少量铁素体。
根据热处理试验结果 , 最后采用热处理工艺三 , 即淬火加热温度 920℃ , 保温 0. 5h 后 , 冰水中冷却。
图 13%硝酸酒精溶液腐蚀 ×500图 23%硝酸酒精溶液腐蚀 ×500图 33%硝酸酒精溶液腐蚀 ×500
表 1低合金钢板的化学成分 (%
C ≤ 0.18
Si
≤ 0.5
Mn
0.90~1.60
P
≤ 0.035
S
≤
0.035
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2008年第 5期郭泽尧 :低合金钢奥氏体晶粒度显示方法的研究
另外 , 为提高显示奥氏体晶界的清晰度 , 腐蚀前试样可在 230±10℃下回火 1h , 以增加奥氏体晶界的清晰度 (见图 5。
3结论
(1 为了掌握高温状态下奥氏体晶粒度长大趋势及对轧后 (控制冷却钢材力学性能的影响 ,
有必要对奥氏体晶粒的大小进行显示与评定 , 直接淬火法是显示奥氏体晶粒最常用的方法之一。
(2 采用直接淬火法来显示奥氏体晶粒 , 一定要设法保证试样完全淬透 , 即全部得到马氏体组织 , 再配制合适的显示剂 , 才能较清晰地显示奥氏体晶粒。
(3 为提高显示奥氏体晶界的清晰度 , 腐蚀前 , 试样在 230±10℃下或更高温度下回火
1h , 可增加显示奥氏体晶界的清晰度。
参考文献 :
[1]刘云旭 . 金属热处理原理 [M ]. 北京 :机械工业出
版社 , 1981. [2]曾文涛 , 栾
燕 , 等 . 金属平均晶粒度测定法
[M ]. 北京 :中国标准出版社 , 2002.
[3]唐汝钧 , 孟锡明 , 等 . 机械工程材料测试手册
[M ]. 沈阳 :辽宁科学技术出版社 , 1999.
2. 2浸蚀剂的试验
在保证淬透的前提下 , 接下来进行浸蚀剂
的试验 , 即如何选择较理想的浸蚀剂 , 使经淬火后的钢晶粒能完全清晰显示出来。
显示钢的奥氏体晶粒有多种方法 , 根据实际情况 , 本研究采用饱和苦味酸溶液 +洗涤剂。
洗涤剂的加入量从 3滴开始试验 , 经磨抛、
浸蚀、预观再用金相图像分析仪照相 , 见图 4a 。
结果表明 , 奥氏体晶粒没有显示出来。
用同样的方法继续进行试验 , 采用 4、 5滴、… 10滴及以上多次反复试验 , 结果见图 4b 、 c 、 d 、 e 、 f 。
从图 4可以看出 :当饱和苦味酸溶液中加入 10滴左右的洗涤剂时 , 所显示的奥氏体晶界较清晰 (见图 4f 。
图 4饱和苦味酸加不同滴数洗涤剂的奥氏体晶粒形貌 ×100
a -加 3滴 ;
b -加 4滴 ;
c -加 5滴 ;
d -加 6滴 ;
e -加 7滴 ;
f -加 10
滴左右
图 5
饱和苦味酸加十滴洗涤剂
×
100
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