CN108677092A - 一种马氏体型耐热钢原始奥氏体晶界显示方法 - Google Patents

一种马氏体型耐热钢原始奥氏体晶界显示方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种马氏体型耐热钢原始奥氏体晶界显示方法，涉及原始奥氏体晶界的显示技术领域。所述显示方法包括：1)将马氏体型耐热钢在1000‑1100℃之间保温0.5‑1.5h，即可奥氏体化；2)将步骤1)中奥氏体化后的马氏体型耐热钢于650‑750℃之间恒温保温1‑2h，然后空冷至室温；3)对步骤2)中空冷至室温的马氏体型耐热钢制成试样后进行磨光和抛光；4)对抛光后的马氏体型耐热钢进行电解腐蚀，即得。本发明通过恒温保温的方式改变了马氏体型耐热钢的原始奥氏体晶界与晶粒内组织晶界之间的耐蚀性，这种方式能够清晰显示原始奥氏体晶界而不显示晶内组织，大幅度改善了原始奥氏体晶界的显示效果。

Description

一种马氏体型耐热钢原始奥氏体晶界显示方法
技术领域
本发明涉及原始奥氏体晶界的显示技术领域，具体涉及一种通过预热处理使马氏体型耐热钢原始奥氏体晶界清晰显示的方法。
背景技术
原始奥氏体晶界显示，即钢奥氏体化加热后通过淬火获得马氏体组织，淬火后原始奥氏体晶界仍然保留，然后通过一定的腐蚀方法使钢中原始奥氏体晶界显示的技术。由于原始奥氏体晶粒的尺寸对钢的性能具有极为重要的影响，因此原始奥氏体晶界显示技术的研究一直是钢铁领域的重点工作之一，如何快速、清晰地显示钢热处理后的原始奥氏体晶界对钢的研究具有重要意义。
为了显示钢的各种显微组织，经过抛光处理后必须利用相应的化学试剂进行腐蚀，主要包括化学腐蚀法和电解腐蚀法，目前，对于钢材基体组织的腐蚀技术相对成熟，但针对原始奥氏体晶界的腐蚀技术在很多钢种中仍未获得理想效果。目前常见的原始奥氏体晶界显示技术主要有氧化法、铁素体网法、渗碳体网法、普通化学腐蚀法、热浸蚀法、电解腐蚀法等。其中，氧化法操作较为复杂，且氧化会阻碍奥氏体晶粒长大，因此并不能精确反映正常热处理过程中的真实原始奥氏体晶粒尺寸。铁素体网法和渗碳体网法适合于低合金钢，对于马氏体型耐热钢由于热处理过程中难以产生铁素体网和渗碳体网，因此这两种方法并不适用。
现有的针对马氏体型耐热钢的普通化学腐蚀法，如常用的腐蚀试剂有王水、盐酸加硫酸铜水溶液等，这些方法在显示原始奥氏体晶界的同时显示晶粒内部组织，导致晶界显示效果不理想。热浸蚀法主要指通过苦味酸水溶液进行腐蚀，该方法主要适用于低合金钢，对于马氏体型耐热钢由于其耐蚀性较好，普通苦味酸水溶液热浸蚀法并不适用，针对该问题往往通过向苦味酸水溶液中添加盐酸的方法腐蚀耐蚀钢，但对于马氏体型耐热钢，苦味酸溶液加盐酸后虽然能显示原始奥氏体晶界，但同时也会显示晶粒内部组织，不能获得良好的原始奥氏体晶界显示效果。
此外，上述各类腐蚀方法主要针对水冷或油冷的淬火钢，而非回火钢，因为钢回火处理后再进行腐蚀时，晶粒内部更容易腐蚀，原始奥氏体晶界与晶粒内部组织更容易同时显示，原始奥氏体晶界显示效果更差。
专利CN 103398892 B公开了一种马氏体型耐热钢原始奥氏体晶界显示的电解腐蚀方法，其利用高浓度NaOH水溶液在80～100℃热电解腐蚀的方法显示马氏体型耐热钢原始奥氏体晶界，但实验发现，该方法对于高温奥氏体化后马氏体型耐热钢的晶界显示效果较好，如1200℃及以上奥氏体化，但对于较低温度奥氏体化后马氏体型耐热钢，如1000～1100℃，虽然能够清晰显示原始奥氏体晶界，但往往也会同时显示晶粒内部组织，导致晶界显示效果较差。而对于马氏体型耐热钢，其最终热处理时淬火温度往往就处于1000～1100℃，因此，该专利提供的方法并不适用于1100℃以下奥氏体化后马氏体型耐热钢的原始奥氏体晶界的显示。
综上，目前关于马氏体型耐热钢原始奥氏体晶界的显示技术，其问题主要在于：显示晶界的同时显示晶粒内部的组织形貌，从而导致晶界显示效果差，影响观察，无法对原奥氏体的晶粒度等进行准确统计。因此，有必要研究一种新的马氏体型耐热钢原始奥氏体晶界的显示技术，以期解决上述问题。
发明内容
针对上述现有技术中存在的问题，本发明旨在提供一种马氏体型耐热钢原始奥氏体晶界显示方法。发明人研究发现：现有的马氏体型耐热钢原始奥氏体晶界的显示技术在显示晶界的同时，也显示了晶粒内部的组织形貌，从而导致晶界显示效果差的根本原因在于：马氏体型耐热钢淬火后原始奥氏体晶界与晶粒内部耐腐蚀性相差较小，因此腐蚀过程中往往腐蚀程度相差不大，从而导致显示原始奥氏体晶界的同时会显示晶粒内组织的晶界，最终导致原始奥氏体晶界显示效果较差。因此，本发明通过将奥氏体化后的马氏体型耐热钢在一定温度恒温保温后再冷却，改变原始奥氏体晶界与晶粒内部耐蚀性差异，从而解决腐蚀过程中原始奥氏体晶界与晶粒内部组织同时显示问题。
本发明的目的之一是提供一种适于显示马氏体型耐热钢原始奥氏体晶界的热处理方法。
本发明的目的之二是提供一种适于显示原始奥氏体晶界的马氏体型耐热钢。
本发明的目的之三是提供一种马氏体型耐热钢原始奥氏体晶界显示方法。
本发明的目的之四是提供适于显示马氏体型耐热钢原始奥氏体晶界的热处理方法、马氏体型耐热钢以及马氏体型耐热钢原始奥氏体晶界显示方法的应用。
为实现上述发明目的，具体的，本发明公开了下述技术方案：
首先，本发明公开了一种适于显示马氏体型耐热钢原始奥氏体晶界的热处理方法，包括如下步骤：
(1)将马氏体型耐热钢奥氏体化；
(2)将步骤(1)中奥氏体化后的马氏体型耐热钢在奥氏体相变温度以下恒温保温，然后空冷至室温即可。
步骤(2)中，所述“在奥氏体相变温度以下恒温保温”的恒温保温温度、时间的确定方法为：能够保证马氏体型耐热钢在该温度下和时间内，钢中的合金元素会逐渐向原始奥氏体晶界偏聚，且形成合金碳化物，但奥氏体基体不会发生相变，从而改变原始奥氏体晶界与晶粒内组织的晶界之间的耐蚀性差异，因为合金元素的偏聚以及碳化物在晶界的析出，会导致晶界的耐蚀性下降，得到的原奥氏体的晶界比晶粒内组织的晶界的腐蚀要容易得多，从而可以在显示原奥氏体晶界时不会显示晶粒内组织的晶界，获得良好的原奥氏体晶界显示效果。另外，马氏体型耐热钢这的一个特点是即使在奥氏体相变温度以下保温奥氏体基体也不一定会发生相变，这与其他的钢在奥氏体相变温度以下保温会发生等温相变不同(奥氏体转变为其他相，会导致最终无法得到马氏体)，对于本发明的马氏体耐热钢而言，只要将要上述保温过程控制在合适的温度和时间内，即可保证实现上述改变晶界耐蚀性目的，且这一温度和时间范围可通过有限的试验后观察钢的组成相获得，此外奥氏体相变温度以下保温过程中奥氏体晶粒长大极为缓慢，因此能够准确反映保温前奥氏体晶粒尺寸。
优选的，步骤(1)中，所述的马氏体型耐热钢为10Cr12Ni3Mo2VN；进一步优选的，以质量百分比计，所述10Cr12Ni3Mo2VN钢化学成分为：C：0.10％，Si：0.20％，Mn：0.70％， Cr：12.0％，Ni：2.80％，Mo：1.70％，V：0.30％。
优选的，步骤(1)中，所述奥氏体化指：将马氏体型耐热钢在1000-1100℃之间保温0.5-1.5h；使钢的显微组织全部转化为奥氏体。
优选的，步骤(2)中，所述恒温保温的温度为650-750℃，保温时间为1-2h。在650-750℃加热炉中保温1～2h能够使得原始奥氏体晶界处合金元素的偏聚和碳化物的析出更加充分又不会导致碳化物的异常长大，从而获得理想的晶界与晶内耐蚀性差异，浸蚀后能够完整清晰显示原始奥氏体晶界而不显示晶内组织。
其次，本发明公开了上述任一热处理方法制备的适于显示原始奥氏体晶界的马氏体型耐热钢。
再次，本发明公开了一种马氏体型耐热钢原始奥氏体晶界显示方法，包括如下步骤：
1)对本发明制备的适于显示原始奥氏体晶界的马氏体型耐热钢进行磨光和抛光；
2)对抛光后的马氏体型耐热钢进行电解腐蚀，即得。
步骤(1)中，所述磨抛为：将待显示原奥氏体晶界的马氏体型耐热钢磨光后，抛光至无划痕、污点的镜面状态。
步骤(2)中，所述电解腐蚀为：以步骤(3)中磨抛后的马氏体型耐热钢作为阳极，在电解液中对马氏体型耐热钢进行电解腐蚀。
具体的，所述马氏体型耐热钢原始奥氏体晶界显示方法包括如下步骤：
S1：将马氏体型耐热钢在1000-1100℃之间保温0.5-1.5h，即可奥氏体化；
S2：将S1中奥氏体化后的马氏体型耐热钢于650-750℃之间恒温保温1-2h，然后空冷至室温；
S3：将S2中空冷至室温的马氏体型耐热钢制成试样，对试样的其中一个平面依次用240#、 400#、600#、800#、1000#金相砂纸进行磨光；经1000#砂纸磨光后依次用1500#、2000#砂纸水磨，经2000#砂纸磨光后进行抛光，抛光至无划痕、污点的镜面状态后吹干；
S4：对S3中吹干后的试样进行电解腐蚀，以不锈钢材料作阴极，试样为阳极，电解液为 NaOH溶液，电解电压：4-6V，时间：0.5min-1.5min，电解浸蚀后采用质量分数5％的HCl水溶液或质量分数5％的H2SO4水溶液将浸蚀面冲洗至银白色，然后用酒精将试样表面冲洗干净后吹干，即可。
优选的，步骤S1中，所述的马氏体型耐热钢为10Cr12Ni3Mo2VN；进一步优选的，以质量百分比计，所述10Cr12Ni3Mo2VN钢化学成分为：C：0.10％，Si：0.20％，Mn：0.70％，Cr：12.0％，Ni：2.80％，Mo：1.70％，V：0.30％。
优选的，步骤S3中，在采用砂纸磨光时，每次更换砂纸之前保证试样表面无垂直于磨光方向划痕。
优选的，步骤S3中，在采用砂纸磨光时，更换砂纸时试样旋转90度角。
优选的，步骤S4中，所述NaOH溶液的浓度为：0.2-0.3g/ml。
最后，本发明还公开了适于显示马氏体型耐热钢原始奥氏体晶界的热处理方法、马氏体型耐热钢、马氏体型耐热钢原始奥氏体晶界显示方法在锅炉过热器、再热器、高温蒸汽集箱、蒸汽管道、汽轮机叶片、刀具中的应用。
需要说明的是：为了获得马氏体组织，保留原始奥氏体晶界，钢的淬火通常采用水冷或油冷这种能够提供高冷速的方式，然而，发明人发现：由于冷速高，奥氏体化过程中扩散均匀的合金元素来不及析出，仍以固溶形式存在于钢中，且分布均匀，这导致淬火后的马氏体型耐热钢晶界与晶粒内组织的晶界耐腐蚀性相差较小，腐蚀过程中腐蚀程度相差不大，因此，腐蚀时原始奥氏体晶界往往与晶粒内组织的晶界同时显示，从而导致原始奥氏体晶界显示效果差，影响观察；这就需要通过一定的方式改变马氏体型耐热钢原始奥氏体晶界与晶粒内组织的晶界的耐蚀性差异，使原奥氏体的晶界更加容易被腐蚀，从而在显示原奥氏体晶界时不会显示晶粒内组织的晶界。
为此，本发明首先利用马氏体型耐热钢高淬透性、低淬火临界冷却速度、在奥氏体相变温度以下合适温度和时间内保温，奥氏体相不转变为其他相的特点，在钢奥氏体化后不进行水冷或油冷淬火直接得到马氏体组织，而是将奥氏体化后的钢在奥氏体相变温度以下恒温保温后再空冷至室温，而奥氏体化后的马氏体型耐热钢在奥氏体相变温度以下保温时(如将 10Cr12Ni3Mo2VN在650-750℃保温，这种钢的奥氏体相变温度约在870～930℃之间)，合金元素会逐渐向原始奥氏体晶界偏聚，且析出碳化物，从而改变原始奥氏体晶界与晶粒内组织的晶界之间的耐蚀性差异，得到的原奥氏体的晶界比晶粒内组织的晶界的腐蚀要容易得多，从而可以在显示原奥氏体晶界时不会显示晶粒内组织的晶界，获得良好的原奥氏体晶界显示效果。
其次，本发明中马氏体型耐热钢奥氏体化后不直接淬火，而是缓冷，目的也是为了改变原始奥氏体晶界与晶内组织的耐蚀性差异，其原理如下：马氏体型耐热钢中均含有一定的C 元素以及大量Cr元素，在缓冷过程中，随温度降低，当降至M23C6型合金碳化物(如Cr23C6) 的析出温度时(M23C6型碳化物是马氏体型耐热钢中的常见析出相，通常在900℃以下析出) 合金元素向原始奥氏体晶界出偏聚，析出M23C6型碳化物，而合金元素的偏聚以及碳化物在晶界的析出，导致晶界的耐蚀性下降，可以进一步增大原始奥氏体晶界与晶内组织之间的耐蚀性差异；而此时，由于奥氏体还未转变为其他相，奥氏体晶粒内部既没有晶界，也没有合金元素的偏聚以及碳化物的析出，因此，最终冷却至室温时，奥氏体晶内保持较高的耐蚀性，从而使原始奥氏体晶界与晶内的耐蚀性差异增大。
再次，很显然，在碳化物析出温度以下，冷速越低，合金元素的偏聚以及碳化物的析出越充分，晶界耐蚀性下降越明显，且合金元素的偏聚以及碳化物的析出速率受温度影响较大，这是因为合金元素的偏聚以及碳化物的析出速率受元素扩散速率和相变驱动力的综合影响，温度较高时元素扩散速率较高，但碳化物析出的相变驱动力较小，温度较低时碳化物析出的相变驱动力较大，但元素扩散速率较低，因此必须选择合适的冷速，才能使得合金元素的偏聚以及碳化物的析出达到理想状态，即原始奥氏体晶界的耐蚀性与晶内耐蚀性的差异达到理想状态，而奥氏体化后置于一定温度的加热炉中恒温保温然后空冷恰好可以满足上述碳化物的析出过程，从而实现浸蚀时能够在晶内组织显示之前完成晶界的腐蚀，只将原始奥氏体晶界完整、清晰地显示出来，而不显示晶内组织。
再其次，马氏体型耐热钢的淬火临界冷却速度很低(如10Cr12Ni3Mo2VN钢，冷速大于 0.1℃/s时即可发生马氏体相变)，因此，马氏体型耐热钢奥氏体化后冷却时，即使在远低于淬火温度的冷速下冷却，仍会获得马氏体基体，同时原始奥氏体晶界也会完整保留。
最后，钢的晶粒长大速率对温度极为敏感，通常随温度降低，晶粒长大速率降低，在奥氏体相变温度以下保温时(如10Cr12Ni3Mo2VN钢在650～750℃之间保温)，奥氏体晶粒长大极为缓慢，即使在奥氏体相变温度以下较长时间保温，奥氏体晶粒尺寸也与保温前相差不大，且与奥氏体化后直接水冷或油冷淬火工艺下获得的原始奥氏体晶粒尺寸的差异可以忽略不计，因此，本发明空冷后得到的马氏体相能够真实反映正常淬火后的原始奥氏体晶粒尺寸。
与现有技术相比，本发明取得的有益效果是：
1、本发明通过对导致马氏体型耐热钢的原奥氏体晶界难以清楚显示的原因的分析，设计了以恒温保温的方式改变马氏体型耐热钢的原始奥氏体晶界与晶粒内组织晶界之间的耐蚀性的技术方案，这种技术方案能够清晰显示原始奥氏体晶界而不显示晶内组织，大幅度改善了原始奥氏体晶界的显示效果。
2、本发明的方法步骤简单、稳定、容易控制，且在电解腐蚀时对腐蚀试剂及腐蚀参数要求较低，实际操作过程极易实现。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。
图1为本发明实施例1制备的10Cr12Ni3Mo2VN钢的原始奥氏体晶界的金相照片。
图2为本发明对比例制备的10Cr12Ni3Mo2VN钢的原始奥氏体晶界的金相照片。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
正如背景技术所介绍的，目前，马氏体型耐热钢原始奥氏体晶界的显示技术在显示晶界的同时显示晶粒内部的组织形貌，从而导致晶界显示效果差，影响观察，无法对原奥氏体的晶粒度等进行准确统计；因此，本发明提出了一种通过预热处理使马氏体型耐热钢原始奥氏体晶界清晰显示的方法，下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的说明。
术语“奥氏体化”是指将钢加热至临界点以上使形成奥氏体相的金属热处理过程。
术语“奥氏体相变温度”指将奥氏体化后的钢降温至临界点以下，使奥氏体相开始向其他相转变的温度。
术语“奥氏体”(Austenite)是指钢铁的一种层片状的显微组织，是由碳原子溶解在γ-Fe 中形成的无磁性固溶体，其晶胞类型为面心立方结构。
术语“马氏体”是指碳溶解于在α-Fe中形成的过饱和固溶体，其晶胞类型为体心四方结构。
术语“马氏体相变”是指奥氏体相在达到临界冷速后转变为马氏体相的过程，马氏体相变是一种无扩散相变，相变时没有穿越界面的原子无规行走或顺序跳跃，因而新相(马氏体) 承袭了母相(奥氏体)的化学成分、原子序态和晶体缺陷。
术语“空冷”是指将经过加热处理后的工件置于空气中冷却。
本发明实施例中使用的马氏体型耐热钢为10Cr12Ni3Mo2VN钢，其具体成分为：C：0.10％，Si：0.20％，Mn：0.70％，Cr：12.0％，Ni：2.80％，Mo：1.70％，V：0.30％，
实施例1
一种马氏体型耐热钢原始奥氏体晶界显示方法，包括如下步骤：
(1)将10Cr12Ni3Mo2VN钢在1050℃保温1h，进行奥氏体化，然后置于700℃的加热炉中恒温保温1h，然后空冷至室温；
(2)将步骤(1)中空冷至室温的10Cr12Ni3Mo2VN钢制成试样，将试样的其中一个平面依次用240#、400#、600#、800#、1000#金相砂纸进行磨光；每次更换砂纸之前保证试样表面无垂直于磨光方向划痕，更换砂纸时试样旋转90度角，经1000#砂纸磨光后依次用1500#、2000#砂纸进行水磨，经2000#砂纸磨光后进行抛光，抛光至无划痕、污点的镜面状态后吹干；
(3)对步骤(2)抛光后试样进行电解浸蚀，抛光试样作阳极，304不锈钢作为阴极，电解液为0.25g/ml的NaOH水溶液，电解电压5V，时间1min，电解浸蚀后采用质量分数5％的HCl水溶液将浸蚀面冲洗至银白色，然后用酒精将试样表面冲洗干净后吹干后在显微镜下观察。
实施例2
一种马氏体型耐热钢原始奥氏体晶界显示方法，包括如下步骤：
(1)将10Cr12Ni3Mo2VN钢在1100℃保温0.5h，进行奥氏体化，然后置于750℃的加热炉中恒温保温1h，然后空冷至室温；
(2)将步骤(1)中空冷至室温的10Cr12Ni3Mo2VN钢制成试样，将试样的其中一个平面依次用240#、400#、600#、800#、1000#金相砂纸进行磨光；每次更换砂纸之前保证试样表面无垂直于磨光方向划痕，更换砂纸时试样旋转90度角，经1000#砂纸磨光后依次用1500#、2000#砂纸进行水磨，经2000#砂纸磨光后进行抛光，抛光至无划痕、污点的镜面状态后吹干；
(3)对步骤(2)抛光后试样进行电解浸蚀，抛光试样作阳极，304不锈钢作为阴极，电解液为0.25g/ml的NaOH水溶液，电解电压5V，时间1min，电解浸蚀后采用质量分数5％的HCl水溶液将浸蚀面冲洗至银白色，然后用酒精将试样表面冲洗干净后吹干后在显微镜下观察。
实施例3
一种马氏体型耐热钢原始奥氏体晶界显示方法，包括如下步骤：
(1)将10Cr12Ni3Mo2VN钢在1040℃保温1.5h，进行奥氏体化，然后置于700℃的加热炉中恒温保温1.5h，然后空冷至室温；
(2)将步骤(1)中空冷至室温的10Cr12Ni3Mo2VN钢制成试样，将试样的其中一个平面依次用240#、400#、600#、800#、1000#金相砂纸进行磨光；每次更换砂纸之前保证试样表面无垂直于磨光方向划痕，更换砂纸时试样旋转90度角，经1000#砂纸磨光后依次用1500#、2000#砂纸进行水磨，经2000#砂纸磨光后进行抛光，抛光至无划痕、污点的镜面状态后吹干；
(3)对步骤(2)抛光后试样进行电解浸蚀，抛光试样作阳极，304不锈钢作为阴极，电解液为0.25g/ml的NaOH水溶液，电解电压4V，时间1.5min，电解浸蚀后采用质量分数 5％的HCl水溶液将浸蚀面冲洗至银白色，然后用酒精将试样表面冲洗干净后吹干后在显微镜下观察到。
实施例4
一种马氏体型耐热钢原始奥氏体晶界显示方法，包括如下步骤：
(1)将10Cr12Ni3Mo2VN钢在1000℃保温1.5h，进行奥氏体化，然后置于650℃的加热炉中恒温保温2h，然后空冷至室温；
(2)将步骤(1)中空冷至室温的10Cr12Ni3Mo2VN钢制成试样，将试样的其中一个平面依次用240#、400#、600#、800#、1000#金相砂纸进行磨光；每次更换砂纸之前保证试样表面无垂直于磨光方向划痕，更换砂纸时试样旋转90度角，经1000#砂纸磨光后依次用1500#、2000#砂纸进行水磨，经2000#砂纸磨光后进行抛光，抛光至无划痕、污点的镜面状态后吹干；
(3)对步骤(2)抛光后试样进行电解浸蚀，抛光试样作阳极，304不锈钢作为阴极，电解液为0.2g/ml的NaOH水溶液，电解电压6V，时间0.5min，电解浸蚀后采用质量分数5％的H2SO4水溶液将浸蚀面冲洗至银白色，然后用酒精将试样表面冲洗干净后吹干后在显微镜下观察。
实施例5
一种马氏体型耐热钢原始奥氏体晶界显示方法，包括如下步骤：
(1)将10Cr12Ni3Mo2VN钢在1020℃保温1h，进行奥氏体化，然后置于680℃的加热炉中恒温保温1.5h，然后空冷至室温；
(2)将步骤(1)中空冷至室温的10Cr12Ni3Mo2VN钢制成试样，将试样的其中一个平面依次用240#、400#、600#、800#、1000#金相砂纸进行磨光；每次更换砂纸之前保证试样表面无垂直于磨光方向划痕，更换砂纸时试样旋转90度角，经1000#砂纸磨光后依次用1500#、2000#砂纸进行水磨，经2000#砂纸磨光后进行抛光，抛光至无划痕、污点的镜面状态后吹干；
(3)对步骤(2)抛光后试样进行电解浸蚀，抛光试样作阳极，304不锈钢作为阴极，电解液为0.3g/ml的NaOH水溶液，电解电压5V，时间1min，电解浸蚀后采用质量分数5％的H2SO4水溶液将浸蚀面冲洗至银白色，然后用酒精将试样表面冲洗干净后吹干后在显微镜下观察。
对比例：
一种马氏体型耐热钢原始奥氏体晶界显示方法，包括如下步骤：
(1)将10Cr12Ni3Mo2VN钢在1050℃保温1h，进行奥氏体化，然后水淬至室温；
(2)将步骤(1)中淬火后的10Cr12Ni3Mo2VN钢制成试样，将试样的其中一个平面依次用240#、400#、600#、800#、1000#金相砂纸进行磨光；每次更换砂纸之前保证试样表面无垂直于磨光方向划痕，更换砂纸时试样旋转90度角，经1000#砂纸磨光后依次用1500#、2000# 砂纸进行水磨，经2000#砂纸磨光后进行抛光，抛光至无划痕、污点的镜面状态后吹干；
(3)对步骤(2)抛光后试样进行电解浸蚀，抛光试样作阳极，304不锈钢作为阴极，电解液为0.25g/ml的NaOH水溶液，电解电压5V，时间1min，电解浸蚀后采用质量分数5％的HCl水溶液将浸蚀面冲洗至银白色，然后用酒精将试样表面冲洗干净后吹干后在显微镜下观察到。
对实施例1和对比例制备的试样在显微镜下进行观察，结果分别如图1和2所示，从图1中可以看出：奥氏体化后在700℃的加热炉中恒温保温1h然后空冷至室温的钢，经电解浸蚀后，原始奥氏体晶界显示清晰、完整，且不显示晶粒内部组织(即马氏体组织)，从图2中可以看出，奥氏体化后直接水冷淬火的钢，经电解浸蚀后，虽然也能显示出原始奥氏体晶界，但是同时也显示了晶粒内部组织(即板条马氏体组织)，且晶界与晶内组织显示程度相近，导致晶界难以清晰观察。这是因为：对于马氏体型耐热钢，其淬火后的基体组织为板条马氏体，当奥氏体化温度较低时，原始奥氏体晶粒尺寸较小，同样的马氏体板条尺寸也就小，马氏体板条界面数量就多，浸蚀后，在显微镜下观察时，原奥氏体晶界与马氏体板条界均呈黑色，而此时晶粒和马氏体板条尺寸均较小，马氏体板条界多，与晶界大量接触，导致晶界难以清晰观察；因此，马氏体型耐热钢1100℃以下奥氏体化时，经常规淬火后，采用对比例中的电解浸蚀方法原始奥氏体晶界显示效果比较差。而本发明，则通过奥氏体化后的等温保温，改变了晶界与马氏体板条界的耐蚀性差异，使得原始奥氏体晶界容易腐蚀，因此能够在浸蚀时，马氏体板条界显示之前将原始奥氏体晶界清晰完整的显示出来，而不受内部马氏体板条界的干扰，因此也就不受晶粒尺寸的影响，所以在1000～1100℃奥氏体化后即使晶粒尺寸较小，也能获得良好的原始奥氏体显示效果。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种适于显示马氏体型耐热钢原始奥氏体晶界的热处理方法，其特征在于：包括如下步骤：
(1)将马氏体型耐热钢奥氏体化；
(2)将步骤(1)中奥氏体化后的马氏体型耐热钢在奥氏体相变温度以下恒温保温，然后空冷至室温即可。
2.如权利要求1所述的热处理方法，其特征在于：步骤(1)中，所述奥氏体化为：在1000-1100℃之间保温0.5-1.5h；
或，步骤(1)中，所述恒温保温的温度为650-750℃，保温时间为1-2h；
或，步骤(1)中，所述马氏体型耐热钢的为10Cr12Ni3Mo2VN。
3.如权利要求2所述的热处理方法，其特征在于：以质量百分比计，所述10Cr12Ni3Mo2VN钢化学成分为：C：0.10％，Si：0.20％，Mn：0.70％，Cr：12.0％，Ni：2.80％，Mo：1.70％，V：0.30％。
4.如权利要求1-3任一项所述的热处理方法制备的适于显示原始奥氏体晶界的马氏体型耐热钢。
5.一种马氏体型耐热钢原始奥氏体晶界显示方法，其特征在于：包括如下步骤：
1)将权利要求1-3任一项所述的热处理方法制备的马氏体型耐热钢制样后进行磨光和抛光；
2)对步骤2)中抛光后的马氏体型耐热钢进行电解腐蚀，即得。
6.如权利要求5所述的马氏体型耐热钢原始奥氏体晶界显示方法，其特征在于：所述步骤3)中，磨抛为：将试样磨光后，抛光至无划痕、污点的镜面状态。
7.如权利要求6所述的马氏体型耐热钢原始奥氏体晶界显示方法，其特征在于：所述磨抛为：对试样的其中一个平面依次用240#、400#、600#、800#、1000#金相砂纸进行磨光；经1000#砂纸磨光后依次用1500#、2000#砂纸水磨，经2000#砂纸磨光后进行抛光，抛光至无划痕、污点的镜面状态后吹干，即可；
优选的，在采用砂纸磨光时，每次更换砂纸之前保证试样表面无垂直于磨光方向划痕；
或，在采用砂纸磨光时，更换砂纸时试样旋转90度角。
8.如权利要求5所述的马氏体型耐热钢原始奥氏体晶界显示方法，其特征在于：步骤4)中，所述电解腐蚀为：以步骤3)中试样作为阳极，在电解液中对试样进行电解腐蚀。
9.如权利要求8所述的马氏体型耐热钢原始奥氏体晶界显示方法，其特征在于：所述的电解液为NaOH溶液，电解电压：4-6V，时间：0.5min-1.5min，电解浸蚀后采用5％的HCl水溶液或5％H2SO4水溶液将浸蚀面冲洗至银白色，然后用酒精将试样表面冲洗干净后吹干，即可；
优选的，所述NaOH溶液的浓度为：0.2-0.3g/ml。
10.如权利要求1-3任一项所述的热处理方法和/或如权利要求4所述的马氏体型耐热钢和/或如权利要求5-9任一项所述的显示方法在锅炉过热器、再热器、高温蒸汽集箱、蒸汽管道、汽轮机叶片、刀具中的应用。
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