CN109682727A - 一种用于显示高强钢晶粒度的方法 - Google Patents

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刘新宽
盛荣生
张年春
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Abstract

本发明涉及晶粒度检测技术领域，特别是一种用于显示高强钢晶粒度的方法，包括以下步骤，(1)应力导向装置组装，将样品加工成相应规格的横梁，然后将横梁组装成要求的应力导向装置；(2)充氢溶液静置，将组装好的应力导向装置放入充氢溶液中进行电化学充氢，静置5min‑4h；(3)晶粒大小测量和晶粒度级别评定，待样品自断后，放置在扫描电子显微镜下放大观察，进行晶粒大小测量并进行晶粒度级别评定。采用上述方法后，本发明显示过程中不需要寻找腐蚀剂进行晶界腐蚀，在呈现晶界的过程中，钢中晶粒度不发生变化，这样评定结果便更加准确。本发明既不涉及晶界腐蚀，实验过程中也没有晶粒度变化，能够较好的评定高强钢的晶粒度。

Description

一种用于显示高强钢晶粒度的方法
技术领域
本发明涉及晶粒度检测技术领域，特别是一种用于显示高强钢晶粒度的方 法。
背景技术
钢的晶粒度是标志钢性能的一个重要特征，晶粒的尺寸直接影响钢在室温 乃至高温下的物理与工艺性能。所以在金属组织分析中，晶粒度的准确评定十 分重要。在以往的晶粒度评定中，一般采用晶界腐蚀法。但随着钢中碳含量的 逐渐增加，腐蚀的晶界会愈发的不清晰，甚至不能区分腐蚀后的晶界，也就无 法通过腐蚀法进行晶粒度评级。
晶粒度是表征金属材料晶粒大小的一种量度，晶粒大小显著影响钢材的各 种性能，大多特钢的研发和生产均需要检验和控制奥氏体晶粒度级别，是特钢 检验的常规检验项目。奥氏体晶粒度的检验的前提条件是选择合适的形成奥氏 体晶粒的热处理工艺及处理方式。对于20Cr、20CrMo、20CrMnTi等渗碳用钢， 国家标准GB/T6394中规定使用渗碳热处理法形成奥氏体晶粒。标准规定渗碳法 必须保证在规定的热处理时间内，样品表面能形成过共析层组织，并获得1mm 以上的渗碳层。工业上，渗碳热处理一般具有可控气氛和稳定碳势的专用渗碳 炉中处理才能获得一定深度的渗碳层。实验室没有专用的渗碳热处理炉，只有 普通的箱式电阻炉。
中国实用新型专利CN 203498461 U公开了一种检验钢材奥氏体晶粒度渗碳 法热处理罐装置，包括密封盖和罐体，在密封盖下端面设有起定位和密封作用 的圆凸台定位止口结构。该检验方法主要针对奥氏体晶粒度检测，且采用的是 渗碳法。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是提供一种无需腐蚀剂的用于显示高强钢晶粒 度的方法。
为解决上述技术问题，本发明一种用于显示高强钢晶粒度的方法，包括以 下步骤，
(1)应力导向装置组装，将样品加工成相应规格的横梁，然后将横梁组装 成要求的应力导向装置；
(2)充氢溶液静置，将组装好的应力导向装置放入充氢溶液中进行电化学 充氢，静置5min-4h；
(3)晶粒大小测量和晶粒度级别评定，待样品自断后，放置在扫描电子显 微镜下放大观察，进行晶粒大小测量并进行晶粒度级别评定。
进一步的，所述步骤(2)中充氢溶液由0.0016-0.1％的硫酸加上0.04％的磷 酸钠配制而成。
进一步的，所述步骤(2)中将组装好的应力导向装置放入充氢溶液中进行 电化学充氢，阳极为铂金片，阴极为实验装置，采用时间电流法充氢，电流密 度为40mA/cm2。
进一步的，所述步骤(1)中先将高强钢加工成两片厚度为2-3mm、长度为 146mm、宽度为11mm的横梁，在每个横梁中部且沿厚度方向，用数控切割机开 一个长度为横梁厚度20％的狭槽，狭槽宽度1mm，再在距离两端12.5mm处各钻 一个直径为8mm的孔，用同种高强钢丝制作两个直径14mm、高度11mm的定距栓 并准备两个六角螺丝。
更进一步的，所述步骤(1)中将两片横梁有狭槽的面朝外，用六角螺丝穿 过孔稍微拧上，再将两个定距栓置于两片横梁之间，其各自中心距离狭槽19mm， 两端六角螺丝拧紧，组装形成应力导向装置。
采用上述方法后，本发明显示过程中不需要寻找腐蚀剂进行晶界腐蚀，在 呈现晶界的过程中，钢中晶粒度不发生变化，这样评定结果便更加准确。本发 明既不涉及晶界腐蚀，实验过程中也没有晶粒度变化，能够较好的评定高强钢 的晶粒度。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1为本发明应力导向装置的结构示意图。
图2为含碳量为0.6％的高强钢充氢断口SEM图。
图中：1为第一横梁，2为第二横梁，3为柱状支撑物，4为定距螺栓，5为 缺口
具体实施方式
本发明一种用于显示高强钢晶粒度的方法，包括以下步骤，
(1)应力导向装置组装，将样品加工成相应规格的横梁，然后将横梁组装 成要求的应力导向装置。所述步骤(1)中先将高强钢加工成两片厚度为2-3mm、 长度为146mm、宽度为11mm的横梁，包括第一横梁1和第二横梁2，在每个横 梁中部且沿厚度方向，用数控切割机开一个长度为横梁厚度20％的狭槽，狭槽宽 度1mm，形成缺口5；再在距离两端12.5mm处各钻一个直径为8mm的孔，用同 种高强钢丝制作两个直径14mm、高度11mm的定距栓并准备两个六角螺丝。所述 步骤(1)中将两片横梁有狭槽的面朝外，用六角螺丝穿过孔稍微拧上，再将两 个定距螺栓4置于两片横梁之间，两片横梁之间设置柱状支撑物4。其各自中心 距离狭槽19mm，两端六角螺丝拧紧，组装形成应力导向装置。
(2)充氢溶液静置，将组装好的应力导向装置放入充氢溶液中进行电化学 充氢，静置5min-4h；
(3)晶粒大小测量和晶粒度级别评定，待样品自断后，放置在扫描电子显 微镜下放大观察，进行晶粒大小测量并进行晶粒度级别评定。
进一步的，所述步骤(2)中充氢溶液由0.0016-0.1％的硫酸加上0.04％的磷 酸钠配制而成。
进一步的，所述步骤(2)中将组装好的应力导向装置放入充氢溶液中进行 电化学充氢，阳极为铂金片，阴极为实验装置，采用时间电流法充氢，电流密 度为40mA/cm2。
实施例1：
先将高强钢丝加工成两片厚度为3mm、长度为146mm、宽度为11mm的横梁，在每个横梁中部且沿厚度方向，用数控切割机开一个长度为横梁厚度20%的狭槽，狭槽宽度1mm，再在距离两端12.5mm处各钻一个直径为8mm的孔，用同种高强钢丝制作两个直径14mm、高度11mm的定距栓并准备两个六角螺丝。量取0.16mL分析纯级的浓硫酸，倒入999.84mL蒸馏水中搅拌均匀，称取0.4g磷酸钠加入到硫酸溶液中，均匀搅拌至全部溶解。将两片横梁有狭槽的面朝外，用六角螺丝穿过孔稍微拧上，再将两个定距栓置于两片横梁之间，其各自中心距离狭槽19mm，两端六角螺丝拧紧。最后将制作好的装置放入配制的溶液中进行电化学充氢，阳极为铂金片，阴极为实验装置，采用时间电流法充氢，电流密度为40mA/cm2。待样品发生自断后，立刻取出清洗并吹干，在扫描电镜下根据具体情况采用合适的方法进行晶粒度的评定。图2为断口SEM图，晶界清晰，有利于晶粒度的评定。
实施例2：
先将高强钢丝加工成两片厚度为2mm、长度为146mm、宽度为11mm的横梁，在每个横梁中部且沿厚度方向，用数控切割机开一个长度为横梁厚度20%的狭槽，狭槽宽度1mm，再在距离两端12.5mm处各钻一个直径为8mm的孔，用同种高强钢丝制作两个直径14mm、高度11mm的定距栓并准备两个六角螺丝。量取0.53mL分析纯级的浓硫酸，倒入999.47mL蒸馏水中搅拌均匀，称取0.4g磷酸钠加入到硫酸溶液中，均匀搅拌至全部溶解。将两片横梁有狭槽的面朝外，用六角螺丝穿过孔稍微拧上，再将两个定距栓置于两片横梁之间，其各自中心距离狭槽19mm，两端六角螺丝拧紧。最后将制作好的装置放入配制的溶液中进行电化学充氢，阳极为铂金片，阴极为实验装置，采用时间电流法充氢，电流密度为40mA/cm2。待样品发生自断后，立刻取出清洗并吹干，在扫描电镜下根据具体情况采用合适的方法进行晶粒度的评定。
实施例3：
先将高强钢丝加工成两片厚度为2mm、长度为146mm、宽度为11mm的横梁，在每个横梁中部且沿厚度方向，用数控切割机开一个长度为横梁厚度20%的狭槽，狭槽宽度1mm，再在距离两端12.5mm处各钻一个直径为8mm的孔，用同种高强钢丝制作两个直径14mm、高度11mm的定距栓并准备两个六角螺丝。量取0.16mL分析纯级的浓硫酸，倒入999.84mL蒸馏水中搅拌均匀，称取0.4g磷酸钠加入到硫酸溶液中，均匀搅拌至全部溶解。将两片横梁有狭槽的面朝外，用六角螺丝穿过孔稍微拧上，再将两个定距栓置于两片横梁之间，其各自中心距离狭槽19mm，两端六角螺丝拧紧。最后将制作好的装置放入配制的溶液中进行电化学充氢，阳极为铂金片，阴极为实验装置，采用时间电流法充氢，电流密度为40mA/cm2。待样品发生自断后，立刻取出清洗并吹干，在扫描电镜下根据具体情况采用合适的方法进行晶粒度的评定。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域熟练技术人员应当理 解，这些仅是举例说明，可以对本实施方式作出多种变更或修改，而不背离本 发明的原理和实质，本发明的保护范围仅由所附权利要求书限定。

Claims (5)

1.一种用于显示高强钢晶粒度的方法，其特征在于，包括以下步骤，
（1）应力导向装置组装，将样品加工成相应规格的横梁，然后将横梁组装成要求的应力导向装置；
（2）充氢溶液静置，将组装好的应力导向装置放入充氢溶液中进行电化学充氢，静置5min-4h；
（3）晶粒大小测量和晶粒度级别评定，待样品自断后，放置在扫描电子显微镜下放大观察，进行晶粒大小测量并进行晶粒度级别评定。
2.按照权利要求1所述的一种用于显示高强钢晶粒度的方法，其特征在于：所述步骤（2）中充氢溶液由0.0016-0.1%的硫酸加上0.04%的磷酸钠配制而成。
3.按照权利要求1所述的一种用于显示高强钢晶粒度的方法，其特征在于：所述步骤（2）中将组装好的应力导向装置放入充氢溶液中进行电化学充氢，阳极为铂金片，阴极为实验装置，采用时间电流法充氢，电流密度为40mA/cm2。
4.按照权利要求1所述的一种用于显示高强钢晶粒度的方法，其特征在于：所述步骤（1）中先将高强钢加工成两片厚度为2-3mm、长度为146mm、宽度为11mm的横梁，在每个横梁中部且沿厚度方向，用数控切割机开一个长度为横梁厚度20%的狭槽，狭槽宽度1mm，再在距离两端12.5mm处各钻一个直径为8mm的孔，用同种高强钢丝制作两个直径14mm、高度11mm的定距栓并准备两个六角螺丝。
5.按照权利要求4所述的一种用于显示高强钢晶粒度的方法，其特征在于：所述步骤（1）中将两片横梁有狭槽的面朝外，用六角螺丝穿过孔稍微拧上，再将两个定距栓置于两片横梁之间，其各自中心距离狭槽19mm，两端六角螺丝拧紧，组装形成应力导向装置。
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