CN109632432A - 鉴别轮辋钢中金相组织的染色方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种鉴别轮辋钢中金相组织的染色方法，利用金相染色技术鉴别轮辋钢金相组织，适用于基体组织主要由铁素体、马氏体、贝氏体所组成的双相钢或其它复相钢等制作的车轮轮辋的材料检测。配制质量浓度为1‑2％的偏重亚硫酸钠水溶液，配制质量浓度为2‑4％的苦味酸酒精溶液，将两溶液按体积比为1:1的比例进行充分混匀，形成腐蚀液；试样经抛光后置于腐蚀液中，腐蚀温度为室温，腐蚀时间为7‑15s，腐蚀后再用清水、酒精冲洗，吹干，在金相显微镜下进行观察，对各相体积分数进行确定。本发明通过使用染色剂使轮辋钢中铁素体、马氏体、贝氏体特征物相组织呈现出不同色彩，对比清晰，易于识别，且操作简单，方便快捷。
Description
技术领域
本发明涉及一种金属金相组织检测方法，特别是轮辋钢金相组织检测方法，应用于钢铁材料显微组织检测技术领域。
背景技术
在当今世界，汽车越来越成为强国的支柱产业，近年来，我国的汽车销售量屡创新高，从2010年的1600万辆到2016年的2802.8万辆，标志着我国汽车行业已经实现了飞跃性的发展。与此同时，随着全球范围内环境污染日益严重及能源危机不断加剧，汽车的节能和环保性能已经受到各国越来越多的重视，节能减排已成为现代汽车工业发展的必然趋势。研究表明，汽车轻量化是降低能耗、减少排放的最有效措施之。研究表明，汽车每减少100kg，可节省燃0.3-0.5L/(100km)，可减少CO2排放8-11g/(100km)，此外，实现汽车的轻量化，还有利于改善汽车的动力性、舒适性和操纵稳定性。因此，汽车轻量化已经成为世界汽车发展的潮流。
车轮作为高速旋转的部件，对于汽车的运动性与安全性都起着重要的作用，轮辋是在车轮上周边安装和支撑轮胎的部件，作为汽车的重要组成部分，实现轮辋的轻量化显得尤为重要，而制造轮辋的材料主要为钢制材料，具有较大的轻量化空间。目前，双相钢或复相钢等均已被广泛应用于轮辋的生产制造中。
通常对于轮辋钢所采用的腐蚀方法是使用4％硝酸酒精溶液进行腐蚀，在金相观察中，铁素体呈亮白色，容易辨认，而马氏体和贝氏体均呈黑色，难以区分，参见图1，为组织定量分析带来困难，影响组织的判定甚至产品的研发。
发明内容
为了解决现有技术问题，本发明的目的在于克服已有技术存在的不足，提供一种鉴别轮辋钢中金相组织的染色方法，利用染色剂准确鉴别轮辋钢中马氏体和贝氏体的彩色染色方法，钢中铁素体、马氏体、贝氏体呈现出不同的色彩，轮廓清晰，颜色分明，易于识别，且流程简单、快捷、易于操作。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种鉴别轮辋钢中金相组织的染色方法，其步骤如下：
a.试样准备：
在轮辋钢中截取所需试样，经过打磨、抛光，获得待测表面光亮平滑的试样，待用；
b.配制染色剂：
在室温条件下，配制偏重亚硫酸纳质量百分比为1-2％的偏重亚硫酸纳水溶液与苦味酸质量百分比为2-4％的苦味酸酒精溶液，按1:1体积比，将偏重亚硫酸纳水溶液和苦味酸酒精溶液这两种试剂均匀混合，待混合均匀之后，得到腐蚀液，作为染色剂；
c.对试样进行染色处理：
将在所述步骤a中制备好的待测试样放入在所述步骤b中配制的腐蚀液中7-15s，在腐蚀过程中，持续摇晃试样，使试样表面被均匀腐蚀，对试样进行染色处理，染色时间长短由试样表面颜色变化决定，待试样染色面呈淡蓝色时，从腐蚀液中取出试样，先用清水冲洗试样，再用酒精淋洒试样，接着用热风吹干试样，得到染色处理后的试样；
d.显微组织的观察及定量分析：
使用金相显微镜对在所述步骤c中染色处理后的试样进行金相组织观察，将试样置于载物台垫片，在白色光源下采集图像，调整粗/微调旋钮进行调焦，直到观察到的图像清晰为止，在黑白电子图像下，铁素体呈灰色，马氏体呈白色，贝氏体呈黑色，利用分析软件，对显微组织中各项组织进行观察及定量分析。
作为本发明优选的技术方案，在所述步骤a中进行试样准备时，使用线切割机从轮辋钢中截取所需试样，并用粒度为240#、400#、600#、800#、1000#、1500#、2000#的金相砂纸，在自动研磨机上对试样的待检测表面进行研磨，研磨结束后，再使用粒度为3.5的金相研磨膏对试样的待检测表面进行抛光，使试样的待检测表面光滑，无划痕，得到待测表面光亮平滑的试样。
作为本发明优选的技术方案，在所述步骤c中对试样进行染色处理时，将试样浸入腐蚀液中时使试样的染色面朝上，并使试样的染色面浸入腐蚀液中的深度为5-10mm，控制染色温度为20-30℃，逐渐在试样的染色面上成膜，待试样染色面呈淡蓝色时，从腐蚀液中取出试样。
作为本发明优选的技术方案，在所述步骤d中进行显微组织观察及定量分析过程时，利用分析软件对显微组织中各相组织进行定量分析。
作为本发明优选的技术方案，所述鉴别轮辋钢中金相组织的染色方法，适用于基体组织主要由铁素体、马氏体、贝氏体中任意至少两相所组成的双相钢或其它复相钢钢种制造的车轮轮辋的金相组织检测工艺。
本发明与现有技术相比较，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著优点：
1.对于双相钢或复相钢等先进高强钢制轮辋来说，腐蚀常采用硝酸酒精腐蚀，但只用硝酸酒精腐蚀无法准确区分组织，本发明方法通过化学染色剂的使用，利用彩色金相技术准确鉴别出轮辋钢中马氏体与贝氏体，染色流程快捷，可靠，为轮辋钢微观组织的鉴别和定量分析提供了方法，可促进产品的研发；
2.本发明方法使轮辋钢中铁素体、马氏体、贝氏体组织呈现出不同的色彩，对比清晰，易于识别，且操作简单，方便快捷，适用于基体组织主要由铁素体、马氏体、贝氏体所组成的钢种，能广泛应用于双相钢和其它复相钢的金相检测。
附图说明
图1为现有技术工艺将DP540轮辋钢试样经4％硝酸酒精腐蚀后的DP540轮辋钢试样金相组织形貌。
图2为本发明实施例一方法将DP540轮辋钢试样经染色剂腐蚀后的DP540轮辋钢彩色金相形貌。
图3为本发明实施例一方法使用Image-Pro-Plus软件提取的试样的测试表面贝氏体区域。
图4为本发明实施例一方法使用Image-Pro-Plus软件提取的试样的测试表面马氏体区域。
具体实施方式
以下结合具体的实施例，以DP540双相轮辋钢为例对本发明进行详细说明对上述方案做进一步说明，本发明的优选实施例详述如下：
实施例一
在本实施例中，参见图2～图4，一种鉴别轮辋钢中金相组织的染色方法，其步骤如下：
a.试样准备：
在所述步骤a中，使用线切割机从轮辋钢中截取所需试样，并用粒度为240#、400#、600#、800#、1000#、1500#、2000#的金相砂纸，在自动研磨机上对试样的待检测表面进行研磨，研磨结束后，再使用粒度为3.5的金相研磨膏对试样的待检测表面进行抛光，使试样的待检测表面光滑，无划痕，得到待测表面光亮平滑的试样，待用；
b.配制染色剂：
在室温条件下，按照染色剂组成对各个组分材料进行称重和测量，配制偏重亚硫酸纳质量百分比为1％的偏重亚硫酸纳水溶液与苦味酸质量百分比为4％的苦味酸酒精溶液，按1:1体积比，将偏重亚硫酸纳水溶液和苦味酸酒精溶液各取20ml，将这两种试剂均匀混合，待混合均匀之后，得到腐蚀液，作为染色剂；
c.对试样进行染色处理：
将在所述步骤a中制备好的待测试样放入在所述步骤b中配制的腐蚀液中15s，在腐蚀过程中，持续摇晃试样，使试样表面被均匀腐蚀，逐渐在试样的染色面上成膜，对试样进行染色处理；在对试样进行染色处理时，将试样浸入腐蚀液中时使试样的染色面朝上，并使试样的染色面浸入腐蚀液中的深度为10mm，控制染色温度为30℃，染色时间长短由试样表面颜色变化决定，待试样染色面呈淡蓝色时，从腐蚀液中取出试样，先用清水冲洗试样，再用酒精淋洒试样，接着用电吹风机的热风吹干试样，得到染色处理后的试样；腐蚀过程中左右摇晃试样，使试样表面腐蚀更加均匀；
d.显微组织的观察及定量分析：
使用金相显微镜，对在所述步骤c中染色处理后的试样进行金相组织观察，将试样置于载物台垫片，金相显微镜配有彩色摄像头，在白色光源下采集图像，调整粗/微调旋钮进行调焦，直到观察到的图像清晰为止，在黑白电子图像下，铁素体呈灰色，马氏体呈白色，贝氏体呈黑色，参加图2，利用分析软件Image-Pro-Plus，对显微组织中各项组织进行观察及定量分析，用Image-Pro-Plus软件测定铁素体、马氏体、贝氏体的体积分数，参见图3和图4。本实施例进行显微组织观察及定量分析过程时，利用分析软件对显微组织中各相组织进行定量分析。经染色剂染色后，轮辋钢试样微观织表面呈现出不同颜色，其中铁素体为灰色，马氏体为白色，贝氏体为黑色，经分析软件测定铁素体为92.2％，马氏体为4.5％，贝氏体为3.3％。
本实施例鉴别轮辋钢中金相组织的染色方法不仅能对DP540轮辋钢试样进行金相分析，而且适用于基体组织主要由铁素体、马氏体、贝氏体中任意至少两相所组成的双相钢或其它复相钢钢种制造的车轮轮辋的金相组织检测工艺。本实施例方法使轮辋钢中铁素体、马氏体、贝氏体组织呈现出不同的色彩，对比清晰，易于识别，且操作简单，方便快捷。本实施例通过化学染色剂的使用，利用彩色金相技术准确鉴别出轮辋钢中马氏体与贝氏体，染色流程快捷，可靠，为轮辋钢微观组织的鉴别和定量分析提供了方法，可促进产品的研发。
实施例二
本实施例与实施例一基本相同，特别之处在于：
在本实施例中，一种鉴别轮辋钢中金相组织的染色方法，其步骤如下：
a.试样准备：
在所述步骤a中，使用线切割机从轮辋钢中截取所需试样，并用粒度为240#、400#、600#、800#、1000#、1500#、2000#的金相砂纸，在自动研磨机上对试样的待检测表面进行研磨，研磨结束后，再使用粒度为3.5的金相研磨膏对试样的待检测表面进行抛光，使试样的待检测表面光滑，无划痕，得到待测表面光亮平滑的试样，待用；
b.配制染色剂：
在室温条件下，按照染色剂组成对各个组分材料进行称重和测量，配制偏重亚硫酸纳质量百分比为2％的偏重亚硫酸纳水溶液与苦味酸质量百分比为2％的苦味酸酒精溶液，按1:1体积比，将偏重亚硫酸纳水溶液和苦味酸酒精溶液各取20ml，将这两种试剂均匀混合，待混合均匀之后，得到腐蚀液，作为染色剂；
c.对试样进行染色处理：
将在所述步骤a中制备好的待测试样放入在所述步骤b中配制的腐蚀液中7s，在腐蚀过程中，持续摇晃试样，使试样表面被均匀腐蚀，逐渐在试样的染色面上成膜，对试样进行染色处理；在对试样进行染色处理时，将试样浸入腐蚀液中时使试样的染色面朝上，并使试样的染色面浸入腐蚀液中的深度为5mm，控制染色温度为20℃，染色时间长短由试样表面颜色变化决定，待试样染色面呈淡蓝色时，从腐蚀液中取出试样，先用清水冲洗试样，再用酒精淋洒试样，接着用电吹风机的热风吹干试样，得到染色处理后的试样；腐蚀过程中左右摇晃试样，使试样表面腐蚀更加均匀；
d.显微组织的观察及定量分析：
使用金相显微镜，对在所述步骤c中染色处理后的试样进行金相组织观察，将试样置于载物台垫片，金相显微镜配有彩色摄像头，在白色光源下采集图像，调整粗/微调旋钮进行调焦，直到观察到的图像清晰为止，在黑白电子图像下，铁素体呈灰色，马氏体呈白色，贝氏体呈黑色，利用分析软件Image-Pro-Plus，对显微组织中各项组织进行观察及定量分析，用Image-Pro-Plus软件测定铁素体、马氏体、贝氏体的体积分数。本实施例进行显微组织观察及定量分析过程时，利用分析软件对显微组织中各相组织进行定量分析。经染色剂染色后，轮辋钢试样微观织表面呈现出不同颜色，其中铁素体为灰色，马氏体为白色，贝氏体为黑色，经分析软件测定铁素体为92.2％，马氏体为4.4％，贝氏体为3.4％。
本实施例鉴别轮辋钢中金相组织的染色方法不仅能对DP540轮辋钢试样进行金相分析，而且适用于基体组织主要由铁素体、马氏体、贝氏体中任意至少两相所组成的双相钢或其它复相钢钢种制造的车轮轮辋的金相组织检测工艺。本实施例方法使轮辋钢中铁素体、马氏体、贝氏体组织呈现出不同的色彩，对比清晰，易于识别，且操作简单，方便快捷。本实施例通过化学染色剂的使用，利用彩色金相技术准确鉴别出轮辋钢中马氏体与贝氏体，染色流程快捷，可靠，为轮辋钢微观组织的鉴别和定量分析提供了方法，可促进产品的研发。
总之，本发明上述实施例利用金相染色技术鉴别轮辋钢金相组织。该方法的特点是适用于基体组织主要由铁素体、马氏体、贝氏体所组成的双相钢或其它复相钢制作的车轮轮辋。本发明上述实施例配制质量百分比为1-2％浓度的偏重亚硫酸钠水溶液A，配制质量百分比为2-4％浓度的苦味酸酒精溶液B，将上述溶液A与B按照体积比为1:1的比例进行充分混合并搅拌均匀；试样经仔细抛光后立即置于上述配制的腐蚀液中，腐蚀温度为室温，腐蚀时间为7-15s，腐蚀之后依次用清水、酒精冲洗，吹干，在金相显微镜下进行观察，对各相的体积分数进行确定。该发明优点在于通过使用染色剂使轮辋钢中铁素体、马氏体、贝氏体等特征物相组织呈现出不同的色彩，对比清晰，易于识别，且操作简单，方便快捷。
上面对本发明实施例结合附图进行了说明，但本发明不限于上述实施例，还可以根据本发明的发明创造的目的做出多种变化，凡依据本发明技术方案的精神实质和原理下做的改变、修饰、替代、组合或简化，均应为等效的置换方式，只要符合本发明的发明目的，只要不背离本发明鉴别轮辋钢中金相组织的染色方法的技术原理和发明构思，都属于本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种鉴别轮辋钢中金相组织的染色方法，其特征在于，其步骤如下：
a.试样准备：
在轮辋钢中截取所需试样，经过打磨、抛光，获得待测表面光亮平滑的试样，待用；
b.配制染色剂：
在室温条件下，配制偏重亚硫酸纳质量百分比为1-2％的偏重亚硫酸纳水溶液与苦味酸质量百分比为2-4％的苦味酸酒精溶液，按1:1体积比，将偏重亚硫酸纳水溶液和苦味酸酒精溶液这两种试剂均匀混合，待混合均匀之后，得到腐蚀液，作为染色剂；
c.对试样进行染色处理：
将在所述步骤a中制备好的待测试样放入在所述步骤b中配制的腐蚀液中7-15s，在腐蚀过程中，持续摇晃试样，使试样表面被均匀腐蚀，对试样进行染色处理，染色时间长短由试样表面颜色变化决定，待试样染色面呈淡蓝色时，从腐蚀液中取出试样，先用清水冲洗试样，再用酒精淋洒试样，接着用热风吹干试样，得到染色处理后的试样；
d.显微组织的观察及定量分析：
使用金相显微镜对在所述步骤c中染色处理后的试样进行金相组织观察，将试样置于载物台垫片，在白色光源下采集图像，调整粗/微调旋钮进行调焦，直到观察到的图像清晰为止，在黑白电子图像下，铁素体呈灰色，马氏体呈白色，贝氏体呈黑色，利用分析软件，对显微组织中各项组织进行观察及定量分析。
2.根据权利要求1所述鉴别轮辋钢中金相组织的染色方法，其特征在于：在所述步骤a中，使用线切割机从轮辋钢中截取所需试样，并用粒度为240#、400#、600#、800#、1000#、1500#、2000#的金相砂纸，在自动研磨机上对试样的待检测表面进行研磨，研磨结束后，再使用粒度为3.5的金相研磨膏对试样的待检测表面进行抛光，使试样的待检测表面光滑，无划痕，得到待测表面光亮平滑的试样。
3.根据权利要求1所述鉴别轮辋钢中金相组织的染色方法，其特征在于：在所述步骤c中对试样进行染色处理时，将试样浸入腐蚀液中时使试样的染色面朝上，并使试样的染色面浸入腐蚀液中的深度为5-10mm，控制染色温度为20-30℃，逐渐在试样的染色面上成膜，待试样染色面呈淡蓝色时，从腐蚀液中取出试样。
4.根据权利要求1所述鉴别轮辋钢中金相组织的染色方法，其特征在于：在所述步骤d中进行显微组织观察及定量分析过程时，利用分析软件对显微组织中各相组织进行定量分析。
5.根据权利要求1～4中任意一项所述鉴别轮辋钢中金相组织的染色方法，其特征在于：适用于基体组织主要由铁素体、马氏体、贝氏体中任意至少两相所组成的双相钢或其它复相钢钢种制造的车轮轮辋的金相组织检测工艺。
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