CN103308514B - 一种采用退火态常温腐蚀法检测工具钢碳化物不均匀性的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及球化退火态工具钢的碳化物不均匀性的检测方法，尤其涉及一种不需要淬火处理，采用退火态常温腐蚀法检测工具钢碳化物不均匀性的方法，包括如下步骤：步骤1，使用机械方法将试样表面打磨抛光；步骤2，腐蚀剂配置；步骤3、试样腐蚀；步骤4，试样观察；本方法独特之处在于：本发明退火态直接检测碳化物不均匀性，检测周期短：试样腐蚀时间仅30～60秒钟，不需要小样热处理过程，节约了4个小时的试样淬火热处理时间；腐蚀方法简单：退火腐蚀时，为常温短时间腐蚀，不需要对腐蚀剂进行加热；腐蚀后的效果清晰：腐蚀效果和淬火态的试样使用4%硝酸酒精深腐蚀的效果一致，均为：黑色基体+白色碳化物，另外本发明还可在退火态工件本体上，现场直接进行碳化物不均匀性的检测。

Description

一种采用退火态常温腐蚀法检测工具钢碳化物不均匀性的方法

技术领域

本发明涉及球化退火态工具钢的碳化物不均匀性的检测方法，尤其涉及一种不需要淬火处理，采用退火态常温腐蚀法检测工具钢碳化物不均匀性的方法。

背景技术

目前球化退火态的工具钢检测碳化物不均匀性的方法，依照GB/T1298-2008《碳素工具钢》、GB/T1299-2000《合金工具钢》、GB/T18254-2002《高碳铬轴承钢》等国家标准，都是将试样淬火并低温回火后，使用4%的硝酸酒精溶液深腐蚀后检测。整个试样的热处理过程需要4个小时，在使用电炉小样热处理浪费资源的同时，加长了产品的检测周期，耽误了生产进度的开展。

解决上述难题，需要在退火态直接进行碳化物不均匀性的检测。专利申请号200410082878.0，介绍了一种退火腐蚀法检查轴承钢半成品网状碳化物的方法。此方法是将试样抛光后，放入碱性苦味酸钠溶液中煮沸12-18分钟，将碳化物染色为黑色后，通过与灰色基体亮度上的差别来检测。该方法实现了工具钢退火态碳化物的检测，避免了小样热处理过程。但是，其不足之处在于：试样检测前必须加热腐蚀淬火，且时间较长，因此其无法用于工件本体现场检测；并且热腐蚀后的试样，碳化物与粒状珠光体均呈现黑色，对比度不够清晰，评级较为困难。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，而提供一种不需要淬火处理常温腐蚀即可清晰显示退火态工具钢碳化物不均匀性的方法。

本发明的目的是这样实现的：

一种采用退火态常温腐蚀法检测工具钢碳化物不均匀性的方法，包括如下步骤：

步骤1，使用机械方法将试样表面打磨抛光；

步骤2，腐蚀剂配置：按照100ml水中加入200g硫代硫酸钠和2~10g的偏重亚硫酸钾的方式配制混合试剂，将配置好的混合试剂放入密闭容器中保留待用；

步骤3、试样腐蚀：将配置好的混合试剂置于容器中，将抛光好的试样表面侵入溶液中，在常温下腐蚀30～60秒钟，试样表面的颜色由金属光泽变为灰色，再由灰色变为蓝黑色，当试样表面变为蓝黑色后，使用清水冲洗试样表面，去除多余试剂，再使用酒精淋滴数次后，吹干试样表面；

步骤4，试样观察：将腐蚀后的试样使用金相显微镜下观察，观察到的结果为：黑色铁素体基体+白色碳化物颗粒。其中，二次碳化物呈现条带状分布和网状分布，共晶碳化物呈现大块状的链状或条状分布。

只需按照国家相关标准图谱，评定碳化物不均匀性的级别即可，具体包括：100倍纵向检测碳化物液析、碳化物带状，500倍横向检测碳化物网状。

所述的步骤4试样检测环节，该方法用于碳化物网状、碳化物液析、碳化物带状的检测。

该方法腐蚀后的效果清晰，与淬火低温回火后使用硝酸酒精腐蚀的效果一致，符合国家标准图谱的要求，均为黑色基体+白色碳化物。

本发明和淬火腐蚀法两种方法在显示上的区别在于：淬火后的试样，黑色基体为回火马氏体，白色碳化物为二次碳化物+共晶碳化物；本发明的试样，黑色基体为铁素体，白色碳化物为二次碳化物+共晶碳化物+粒状珠光体内部细小的共析碳化物。因此，本发明的试样比淬火后的试样，碳化物总量要多，不过由于粒状珠光体内部的共析碳化物细小弥散和颗粒大亮度高的二次碳化物、共晶碳化物在尺寸上有较大的区别，因此不会对碳化物不均匀性的评级造成影响。两种方法在评定结果上的差别在于：淬火后处理后，试样中的二次碳化物会略有溶解，因此碳化物带状、碳化物网状的级别，本发明腐蚀法比淬火腐蚀法重0~0.5级，碳化物液析则无差别（对GCr15和MC5两种工具钢分别进行本发明腐蚀法和淬火腐蚀两种方法检测，对比结果见表1所示）。两种方法检测结果差别不大，因为产生碳化物不均匀性的原因是炼钢过程的枝晶偏析和锻造过程中工件终锻温度高、冷速慢造成的二次碳化物+共晶碳化物偏析分布，其与普通的共析碳化物不同，淬火处理后，该部分碳化物，基本不会溶解。因为工具钢为过共析钢，为了避免淬火加热后奥氏体中碳含量过高，造成淬火冷却后，残余奥氏体含量增大，因此，其淬火加热温度都较低，为共析线以上30~50度，此时，共析碳化物（粒状珠光体内部的碳化物）全部发生溶解，而二次碳化物和共晶碳化物则由于加热温度低，绝大部分并不会溶解，仍被保留下来。也就是说，本发明退火态和淬火态试样中的二次碳化物和共晶碳化物无明显变化，这也是工具钢的碳化物偏析无法通过淬火处理来改善的原因（工具钢的碳化物带状、碳化物液析只能通过加大压缩比的热压力加工改善，碳化物网状通过正火改善）。

实践结果和理论上都证明，可以使用本发明退火检测法替代淬火检测法进行碳化物不均匀性的检测。检测评级时只需将碳化物带状、碳化物网状的交货合格级别放宽0.5级或对超过合格级别0.5级的试样进行淬火法复检即可。

表1不同级别的GCr15、MC5试样分别使用两种方法结果对比数据。

本方法独特之处在于：本发明退火态直接检测碳化物不均匀性，检测周期短：试样腐蚀时间仅30～60秒钟，不需要小样热处理过程，节约了4个小时的试样淬火热处理时间；腐蚀方法简单：退火腐蚀时，为常温短时间腐蚀，不需要对腐蚀剂进行加热；腐蚀后的效果清晰：腐蚀效果和淬火态的试样使用4%硝酸酒精深腐蚀的效果一致，均为：黑色基体+白色碳化物。另外本发明还可在退火态工件本体上，现场直接进行碳化物不均匀性的检测。

附图说明

图1为退火态GCr15轴承钢使用4%硝酸酒精腐蚀后的金相照片。

图2为退火态GCr15轴承钢使用碱性苦味酸钠溶液热腐蚀后的的金相照片。

图3为退火态GCr15轴承钢使用本发明常温腐蚀后的金相照片。

图4为淬火态GCr15轴承钢使用4%硝酸酒精深腐蚀后的金相照片。

图5为GB/T18254-2002《高碳铬轴承钢》提供的标准图谱。

具体实施方式

下面以GCr15轴承钢球化退火态进行碳化物不均匀性的检测为例来对本发明作进一步的描述。

包括如下步骤：

步骤1、试样制备：在GCr15轴承钢工件本体冷加工切取试样，使用砂轮打平表面，使用240#、500#、800#金相砂纸磨制，最后使用W3.5的抛光膏抛光，得到清洁的金属表面。

    步骤2、腐蚀剂配置：将硫代硫酸钠200g溶于100ml水中，由于溶解速度太慢，可将溶液加热至硫代硫酸钠全部溶解后，再将该溶液放凉；将10g的偏重亚硫酸钾加入其中，使用玻璃棒搅拌使其溶解。将配置好的试剂放入密闭容器中保留待用。

步骤3、试样腐蚀：将配置好的试剂置于容器中，将抛光好的试样表面侵入溶液中，腐蚀时间为60秒钟，试样表面的颜色由金属光泽变为灰色，再由灰色变为蓝黑色，当试样表面变为蓝黑色后，使用清水冲洗试样表面，去除多余试剂，再使用酒精淋滴数次后，吹干试样表面。

步骤4、试样观察：将腐蚀后的试样使用金相显微镜进行碳化物带状、碳化物液析、碳化物网状的检测。具体为：使用显微镜100倍观察时，粒状珠光体由于尺寸细小和黑色的铁素体基体融为一体，都呈现黑色，而碳化物带状和碳化物液析呈现为高亮度、大尺寸的白色碳化物与黑色基体反差明显，评级容易；使用显微镜500倍观察时，虽然粒状珠光体内部的共析碳化物也呈现白色，但由于其尺寸细小亮度较低和颗粒大亮度高的碳化物网状颗粒，有明显的区别，也可轻易的进行碳化物网状的评定。

步骤5、效果比对：将该GCr15试样使用不同方法腐蚀处理，进行碳化物带状和碳化物网状的检测。

GB/T18254-2002《高碳铬轴承钢》提供的标准图谱如图5所示。

退火态使用4%硝酸酒精腐蚀后如图1所示，退火态使用4%硝酸酒精腐蚀后，组织呈现为黑色粒状珠光体边界+灰黑色铁素体的基体，碳化物也呈现灰黑色，因此无法进行碳化物不均匀性的评定。

退火态使用碱性苦味酸钠溶液热腐蚀后如图2所示，退火态使用碱性苦味酸钠溶液进行18分钟的热腐蚀后，组织呈现为灰黑色粒状珠光体+灰色铁素体基体，碳化物呈现黑色，虽可进行碳化物网状的评级，但由于碳化物和基体的亮度差别小，使用显微镜低倍数观察，两者对比度差，对碳化物带状的评定较为困难，碳化物液析和非金属夹杂物都呈现黑色，也无法区分。

退火态试样使用本发明常温腐蚀后如图3所示，退火态使用本发明的试剂常温进行60秒钟腐蚀后，组织呈现为白色碳化物+黑色铁素体基体，其中白色碳化物为二次碳化物（带状、网状）+共晶碳化物（液析）+粒状珠光体内部细小的共析碳化物。使用显微镜100倍观察时，粒状珠光体由于尺寸细小和黑色的铁素体基体融为一体，都呈现黑色，而碳化物带状和碳化物液析呈现为高亮度、大尺寸的白色碳化物与黑色基体反差明显，评级容易；使用显微镜500倍观察时，虽然粒状珠光体内部的共析碳化物也呈现白色，但由于其尺寸细小亮度较低和颗粒大亮度高的碳化物网状颗粒，有明显的区别，也可轻易的进行碳化物网状的评定。

淬火态使用4%硝酸酒精深腐蚀后如图4所示，淬火低温回火态使用4%硝酸酒精溶液深腐蚀后，组织呈现为白色碳化物+黑体马氏体基体。回火马氏体深腐蚀后呈现黑色，产生碳化物不均匀性的二次碳化物+共晶碳化物，未受侵蚀呈现白色，可清晰的进行碳化物不均匀性的评级。

Claims (2)

1.一种采用退火态常温腐蚀法检测工具钢碳化物不均匀性的方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤1，使用机械方法将退火态试样表面打磨抛光；

步骤2，腐蚀剂配置：按照100ml水中加入200g硫代硫酸钠和2~10g的偏重亚硫酸钾的方式配制混合试剂，将配置好的混合试剂放入密闭容器中保留待用；

步骤3、试样腐蚀：将配置好的混合试剂置于容器中，将抛光好的试样表面侵入溶液中，在常温下腐蚀30～60秒钟，试样表面的颜色由金属光泽变为灰色，再由灰色变为蓝黑色，当试样表面变为蓝黑色后，使用清水冲洗试样表面，去除多余试剂，再使用酒精淋滴数次后，吹干试样表面；

步骤4，试样观察：将腐蚀后的试样使用金相显微镜下观察，观察到的结果为：黑色铁素体基体+白色碳化物颗粒，其中，二次碳化物呈现条带状分布和网状分布，共晶碳化物呈现大块状的链状或条状分布。

2.如权利要求1所述的一种采用退火态常温腐蚀法检测工具钢碳化物不均匀性的方法，其特征在于：所述的步骤4试样检测环节，该方法用于碳化物网状、碳化物液析、碳化物带状的检测。