CN112304732B - 一种低密度钢原始奥氏体晶界显示方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明属于金相制备技术领域，本发明涉及一种低密度钢原始奥氏体晶界显示方法和应用。具体步骤为：将抛光后的钢铁试样浸入熔化的锡中，保温进行奥氏体化处理，将钢铁试样取出淬火至室温后，将钢铁试样表面的锡去除；将去除锡后的钢铁试样利用硝酸酒精溶液进行腐蚀处理，表面清洗后得到显示原始奥氏体晶界的试样。原始奥氏体晶界的显示更为清楚，对于Fe‑Mn‑Al‑C‑X低密度钢等不耐腐蚀的钢，具有更好的效果。
Description
技术领域
本发明属于金相制备技术领域，具体涉及一种低密度钢原始奥氏体晶界显示方法和应用。
背景技术
公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
原始奥氏体晶粒的尺寸对钢的力学性能具有很重要的影响，因此原始奥氏体晶界的显示技术一直是钢铁领域重点研究的工作之一。探究如何快速、清晰地显示原始奥氏体晶界对于钢的研究具有十分重要的意义。
目前对于钢材基体组织的腐蚀技术相对成熟，但钢铁材料原始奥氏体晶界显示技术在很多钢种中并不成熟。一般是通过将钢加热到奥氏体化后通过淬火获得马氏体，然后通过特定的腐蚀技术来显示原始奥氏体晶界。目前常见的钢铁材料晶界显示技术主要有氧化法、普通化学腐蚀法、热侵蚀法、电解腐蚀法等。对于氧化法，由于其操作较为复杂，成功率较低，且氧化会严重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。普通化学腐蚀法主要用于铁素体、奥氏体两种基体的钢铁材料，通常不适用与马氏体基体钢材显示原始奥氏体境界，热侵蚀法主要采用苦味酸进行腐蚀，用以显示马氏体基体钢材的原始奥氏体晶界，电解腐蚀法则主要针对耐蚀性较强的不锈钢类钢铁材料。上述技术目前能够很好的显示一些常规传统钢铁材料的晶界，但是对于一些新型钢种，其耐蚀性与传统钢种存在明显区别，这些传统显示原始奥氏体晶界的技术很多时候显示效果并不理想，仍需探究新的腐蚀技术来显示晶界。
发明内容
针对上述现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种低密度钢原始奥氏体晶界显示方法和应用。针对低密度原始奥氏体钢，尤其是Fe-Mn-Al-C-X低密度钢，将钢浸入液态锡中在奥氏体化温度下保温后再淬火，通过高温下锡原子在钢奥氏体晶界处的扩散，使晶界与晶内产生明显的耐蚀性差别，然后在室温下通过化学侵蚀显示原始奥氏体晶界。
为了解决以上技术问题，本发明的技术方案为：
一种低密度钢原始奥氏体晶界显示方法，具体步骤为：
将抛光后的钢铁试样浸入熔化的锡中，保温进行奥氏体化处理，将钢铁试样取出淬火至室温后，将钢铁试样表面的锡去除；
将去除锡后的钢铁试样利用硝酸酒精溶液进行腐蚀处理，表面清洗后得到显示原始奥氏体晶界的试样。
选择利用锡对钢铁试样进行处理，钢铁试样进入熔化的锡后，锡扩散到晶界之后，对晶界的位置形成包覆，其余位置的锡在后续的去除步骤中去除了，所以进行锡处理会显著提高晶界处的耐蚀性，能够更好地显示晶界，相比现有的利用腐蚀液进行腐蚀的程度比较深，得到的奥氏体晶界更加的清楚明晰。
奥氏体晶界的位置相比于其它位置具有明显的界限，现有的方法得到的奥氏体晶界有的位置可能会出现断裂的情况，并且清晰度不好。
在同样的长度内，相比于现有的方法能够得到更多的奥氏体晶界。
在本发明的一些实施方式中，钢铁试样抛光的方法为：先对钢铁试样进行磨光处理然后进行抛光。
进一步，磨光处理的步骤为：先利用在240#、600#、1000#金相砂纸上自粗至细进行磨光，240#磨光时与式样平面保持夹角；然后利用1500#砂纸进行水磨。
在本发明的一些实施方式中，钢铁试样为Fe-Mn-Al-C-X低密度钢。选择这种钢是由于：Fe-Mn-Al-C-X低密度钢采用目前常规的化学腐蚀法、电解腐蚀法或热腐蚀法都不能清晰显示其原始奥氏体晶界。
在本发明的一些实施方式中，去除钢铁试样表面的锡的方法为：利用240#、600#、1000#金相砂纸进行磨光，然后利用1500#砂纸进行水磨，水磨后进行抛光。
在本发明的一些实施方式中，奥氏体化处理的保温温度为大于1000℃，奥氏体化保温处理的时间为大于1h。
进一步，奥氏体化处理的保温温度为大于1050-1100℃，奥氏体化保温处理的时间为大于2-2.5h。在这个温度范围和保温时间内，得到原始奥氏体晶界会更为清晰。
在本发明的一些实施方式中，硝酸酒精溶液的质量浓度为3-5％；优选为4％。
在本发明的一些实施方式中，钢铁试样在硝酸酒精溶液中进行腐蚀的时间为10s-15s。
第二方面，上述低密度钢原始奥氏体晶界显示方法在金相制备领域中的应用。
本发明一个或多个技术方案具有以下有益效果：
1、本发明能够改变低密度钢原始奥氏体晶界与晶内耐蚀性差异，从而能够通过腐蚀清晰显示原始奥氏体晶界，改善原始奥氏体晶界显示效果。相比于现有的方法，奥氏体晶界能够显示更为清晰，在同样的样品长度内，能够显示更多的奥氏体晶界。
2、本方法步骤简单易控制，且对腐蚀试剂及腐蚀参数要求较低，实际操作过程中极易实现。
附图说明
构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1为实施例1的得到的原始奥氏体晶界的照片；
图2为对比例1的得到的原始奥氏体晶界的照片。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明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。下面结合实施例对本发明进一步说明
实施例1
低密度钢原始奥氏体晶界显示方法，具体步骤如下：
(1)将锡置于坩埚中，加热并保温适当时间使锡全部熔化；
(2)将待钢铁试样的其中一个平面，在240#、600#、1000#金相砂纸上自粗至细进行磨光，240#磨光时与式样平面保持一定角度；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#砂纸磨光后在1500#砂纸上进行水磨，经1500#砂纸磨光后进行抛光，抛光至无划痕、污点后吹干；
(3)将步骤(2)抛光后试样快速浸入熔化的锡中，并在1050℃保温2h，之后将试样取出淬火至室温；
(4)将步骤(3)淬火后试样的原抛光面在240#砂纸上进行磨光，直至试样表面的锡全部被磨掉，然后在600#、1000#金相砂纸上自粗至细进行磨光，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#砂纸磨光后在1500#砂纸上进行水磨，经1500#砂纸磨光后进行抛光，抛光至无划痕、污点后吹干；
(5)将步骤(4)抛光后试样用4％硝酸酒精溶液进行腐蚀，时间：10s～15s，然后用酒精将试样表面冲洗干净后吹干，即可在显微镜下观察到清晰完整的原始奥氏体晶界，如图1所示。
实施例2
低密度钢原始奥氏体晶界显示方法，具体步骤如下：
(1)将锡置于坩埚中，加热并保温适当时间使锡全部熔化；
(2)将待钢铁试样的其中一个平面，在240#、600#、1000#金相砂纸上自粗至细进行磨光，240#磨光时与式样平面保持一定角度；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#砂纸磨光后在1500#砂纸上进行水磨，经1500#砂纸磨光后进行抛光，抛光至无划痕、污点后吹干；
(3)将步骤(2)抛光后试样快速浸入熔化的锡中，并在1050℃保温2.5h，之后将试样取出淬火至室温；
(4)将步骤(3)淬火后试样的原抛光面在240#砂纸上进行磨光，直至试样表面的锡全部被磨掉，然后在600#、1000#金相砂纸上自粗至细进行磨光，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#砂纸磨光后在1500#砂纸上进行水磨，经1500#砂纸磨光后进行抛光，抛光至无划痕、污点后吹干；
(5)将步骤(4)抛光后试样用4％硝酸酒精溶液进行腐蚀，时间：10s～15s，然后用酒精将试样表面冲洗干净后吹干，即可在显微镜下观察到清晰完整的原始奥氏体晶界。
实施例3
低密度钢原始奥氏体晶界显示方法，具体步骤如下：
(1)将锡置于坩埚中，加热并保温适当时间使锡全部熔化；
(2)将待钢铁试样的其中一个平面，在240#、600#、1000#金相砂纸上自粗至细进行磨光，300#磨光时与式样平面保持一定角度；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#砂纸磨光后在1500#砂纸上进行水磨，经1500#砂纸磨光后进行抛光，抛光至无划痕、污点后吹干；
(3)将步骤(2)抛光后试样快速浸入熔化的锡中，并在1100℃保温2h，之后将试样取出淬火至室温；
(4)将步骤(3)淬火后试样的原抛光面在240#砂纸上进行磨光，直至试样表面的锡全部被磨掉，然后在600#、1000#金相砂纸上自粗至细进行磨光，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#砂纸磨光后在1500#砂纸上进行水磨，经1500#砂纸磨光后进行抛光，抛光至无划痕、污点后吹干；
(5)将步骤(4)抛光后试样用4％硝酸酒精溶液进行腐蚀，时间：10s～15s，然后用酒精将试样表面冲洗干净后吹干，即可在显微镜下观察到清晰完整的原始奥氏体晶界。
对比例1
与实施例1不同的是，步骤(3)中保温时间为1h。其它处理步骤和实施例1相同，如图2所示，然后可以在显微镜下观察得到晶界显示清晰度变差。
实施例1和对比例1，对比图1和图2，在不同的保温温度下，当保温时间低于2h时，由于锡原子扩散程度不够，导致晶界与基体的耐蚀性差异不明显。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，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 (7)
1.一种低密度钢原始奥氏体晶界显示方法，其特征在于：具体步骤为：
将抛光后的钢铁试样浸入熔化的锡中，保温进行奥氏体化处理，将钢铁试样取出淬火至室温后，将钢铁试样表面的锡去除；
将去除锡后的钢铁试样利用硝酸酒精溶液进行腐蚀处理，表面清洗后得到显示原始奥氏体晶界的试样；
所述钢铁试样为Fe-Mn-Al-C-X低密度钢；
所述奥氏体化处理的保温温度为1050-1100℃，所述奥氏体化保温处理的时间为2-2.5h；
所述去除钢铁试样表面的锡的方法为：利用240#、600#、1000#金相砂纸进行磨光，然后利用1500#砂纸进行水磨，水磨后进行抛光。
2.如权利要求1所述的低密度钢原始奥氏体晶界显示方法，其特征在于：钢铁试样抛光的方法为：先对钢铁试样进行磨光处理然后进行抛光。
3.如权利要求2所述的低密度钢原始奥氏体晶界显示方法，其特征在于：磨光处理的步骤为：先利用在240#、600#、1000#金相砂纸上自粗至细进行磨光，240#磨光时与式样平面保持夹角；然后利用1500#砂纸进行水磨。
4.如权利要求1所述的低密度钢原始奥氏体晶界显示方法，其特征在于：硝酸酒精溶液的质量浓度为3-5％。
5.如权利要求4所述的低密度钢原始奥氏体晶界显示方法，其特征在于：硝酸酒精溶液的质量浓度为4％。
6.如权利要求1所述的低密度钢原始奥氏体晶界显示方法，其特征在于：钢铁试样在硝酸酒精溶液中进行腐蚀的时间为10s-15s。
7.权利要求1-6任一所述的低密度钢原始奥氏体晶界显示方法在金相制备领域中的应用。
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| GR01 | Patent grant | ||
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