CN112304993B - 弹簧钢奥氏体晶粒度检测方法 - Google Patents

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Abstract

弹簧钢奥氏体晶粒度检测方法，包括以下工艺步骤：（1）取样：取弹簧钢盘条试样长度150~200mm；（2）热处理：试样在860±10℃环境中加热，保温55~65min后，放入快速流动的水中淬火，以获得完全的马氏体组织；（3）制样：把热处理后的试样中间锯切1~2mm深度的裂口，用稀硫酸溶液侵泡过的棉花包裹在裂口处放置24~30小时后，将试样沿着裂口处敲断造成断口；（4）检测：用扫描电镜观察其断口，识别晶界，采用直线截点法确定晶粒度。本发明用断口法制取直接淬火试样后侵氢，制成沿晶断口断面，采用扫描电镜对沿晶形貌进行观察，利用软件和截点法获得晶粒尺寸信息。

Description

弹簧钢奥氏体晶粒度检测方法
技术领域
本发明属于金属材料检测技术领域，涉及弹簧钢奥氏体晶粒度检测方法。
技术背景
钢中奥氏体晶粒度对其物理、力学性能以及热处理都有重要的影响，因此准确的评定钢中奥氏体晶粒大小具有重要的意义。评定奥氏体晶粒大小有多种方法，对于弹簧钢一般采用的是直接淬硬法、氧化法、EBSD法和断口法。
检测弹簧钢奥氏体晶粒度，用直接淬硬法腐蚀效果一般都不理想，晶界识辨率低，并且容易受腐蚀剂成分、腐蚀时间、温度等影响，比较难以控制；用氧化法是利用表面形成的薄的氧化层来观察，制样比较困难，并且受脱碳影响，误差比较大；用EBSD法能精确的测量晶粒尺寸，但设备、制样要求都比较高，统计方法复杂，一般不适合于生产检测。断口法是获得沿晶断面，再利用截点法获得晶粒尺寸信息，故利用断口法的关键在获得稳定的沿晶断口。
目前已有检测技术多用铁素体网法和氧化法检测出弹簧钢55SiCrA、60Si2MnA等的奥氏体晶粒度，但是效果不理想。
发明内容
本发明旨在提供一种弹簧钢奥氏体晶粒度检测方法，能清晰、准确表征弹簧钢包括55SiCrA-Q、60Si2MnA等典型钢种的奥氏体晶粒度。
本发明的技术方案：
弹簧钢奥氏体晶粒度检测方法，检测的弹簧钢钢种成分（WT）：C=0.51%~0.59%，Si=1.20%~1.60%，Mn=0.50%~0.80%，P≤0.025%，S≤0.025%，Cr=0.50%~0.80%， Cu≤0.25%，Ni≤0.35%，其余为Fe和不可避免的杂质元素。
包括以下工艺步骤：
（1）取样：取弹簧钢盘条试样长度200mm；
（2）热处理：试样在860±10℃环境中加热，保温55~65min后，放入快速流动的水中淬火，以获得完全的马氏体组织；
（3）制样：把热处理后的试样中间锯切1~2mm深度的裂口，用稀硫酸溶液侵泡过的棉花包裹在裂口处放置24~30小时后，将试样沿着裂口处敲断造成断口；
（4）检测：用扫描电镜观察其断口，识别晶界，采用直线截点法确定晶粒度。
用扫描电镜观察其断口，可以发现断口都成沿晶断口，晶界识辨率高，可达90%以上。选择适当的倍数照相，利用根据国标GB/T6394中的8.3.2直线截点法，在断口图片上，利用数条直线组成数条网格，根据测量网格确定的截点数来确定晶粒度。
本发明是通过制取沿晶断面，采用截点法获得晶粒尺寸信息。利用弹簧钢盘条水淬后得到马氏体，马氏体具有明显的晶界脆性，稀硫酸溶液浸泡过的棉花包裹后能使氢侵入，氢的侵入能更促进晶界断裂，扫描电镜观察其断口能明显的识辨出晶界。本发明的突出特点和显著效果主要体现在：（1）晶界识辨率高达90%以上，故测量精度高，误差较小；（2）本发明所需的原料与设备简单易得，操作容易掌握，受温度和时间影响较小；（3）本发明适用范围比较泛，对于基本的弹簧钢都适用。
附图说明
图1为本发明实施例1的盘条的断口照片。
图2为本发明对比例1的盘条的断口照片。
图3为实施例2本发明的盘条的断口照片。
图4为本发明对比例2的盘条的断口照片。
具体实施方式
下面介绍本发明的实施例。
实施例1
检测的弹簧钢钢种成分如表1。检测步骤包括：
（1）取长度为200 mm弹簧钢盘条并矫直；
（2）将盘条放入在860℃加热炉保温60min，放入快速流动的水中淬火，获得完全马氏体组织，将热处理后的试样中间锯切1~2mm深度的裂口备用；
（3）棉花侵泡在15%的稀硫酸溶液中拿出，放置在网格上，直至无稀硫酸溶液滴下时为止；用稀硫酸侵泡过的棉花包裹在试样的裂口处，用透明胶带将包裹处封好，放置24小时后将胶带与棉花拆除后，用酒精将试样清洗后吹干；用铁锤轻轻敲打试样裂口的对面，试样会沿着裂口处发生断裂，迅速将断口用酒精进行超声波清洗，清洗后立即吹干；
（4）用扫描电镜二次电子像观察其断口。检查发现大部分断口都成沿晶断口，晶界识辨率大约90%左右，选择适当的倍数照相，利用根据国标GB/T6394中的8.3.2直线截点法，在断口图片上，利用数条直线组成数条网格，根据测量网格确定的截点数来确定晶粒度。
对比例1
检测的弹簧钢钢种成分如表1。检测步骤包括：
（1）取长度为200 mm弹簧钢盘条并矫直；
（2）将盘条放入在860℃加热炉保温60min，放入快速流动的水中淬火，获得完全马氏体组织，将热处理后的试样中间锯切1~2mm深度的裂口备用；
（3）将试样在液氮中冷却10~15min，后用铁锤轻轻敲打试样裂口的对面，试样会沿着裂口处发生断裂，迅速将断口用酒精进行超声波清洗，清洗后立即吹干；
（4）用扫描电镜二次电子像观察其断口。检查发现大部分断口都成沿晶断口，晶界识辨率大约75%左右，选择适当的倍数照相，利用根据国标GB/T6394中的8.3.2直线截点法，在断口图片上，利用数条直线组成数条网格，根据测量网格确定的截点数来确定晶粒度。
实施例2
检测的弹簧钢钢种成分如表1。检测步骤包括：
检测步骤包括：
（1）取长度为180 mm弹簧钢盘条并矫直；
（2）将盘条放入在860℃加热炉保温60min，放入快速流动的水中淬火，获得完全马氏体组织，将热处理后的试样中间锯切1~2mm深度的裂口备用；
（3）棉花侵泡在15%的稀硫酸溶液中拿出，放置在网格上，直至无稀硫酸溶液滴下时为止；用稀硫酸侵泡过的棉花包裹在试样的裂口处，用透明胶带将包裹处封好，放置28小时后将胶带与棉花拆除后，用酒精将试样清洗后吹干；用铁锤轻轻敲打试样裂口的对面，试样会沿着裂口处发生断裂，迅速将断口用酒精进行超声波清洗，清洗后立即吹干；
（4）用扫描电镜二次电子像观察其断口。可以发现断口都成沿晶断口，晶界识辨率高，可达90%以上，选择适当的倍数照相，利用根据国标GB/T6394中的8.3.2直线截点法，在断口图片上，利用数条直线组成数条网格，根据测量网格确定的截点数来确定晶粒度。
比对例2
检测的弹簧钢钢种成分如表1。检测步骤包括：
（1）取长度为180 mm弹簧钢盘条并矫直；
（2）将盘条放入在860℃加热炉保温60min，放入快速流动的水中淬火，获得完全马氏体组织，将热处理后的试样中间锯切1~2mm深度的裂口备用；
（3）用冲击载荷加载试样裂口的对面，使试样沿着裂口处断裂，迅速将断口用酒精进行超声波清洗，清洗后立即吹干；
（4）用扫描电镜二次电子像观察其断口，可以发现大部分断口都成沿晶断口，晶界识辨率大约百分六十五左右，选择适当的倍数照相，利用根据国标GB/T6394中的8.3.2直线截点法，在断口图片上，利用数条直线组成数条网格，根据测量网格确定的截点数来确定晶粒度。
表1 实施例、对比例检测的弹簧钢钢种成分（WT%）
Figure DEST_PATH_IMAGE001
。

Claims (1)

1. 弹簧钢奥氏体晶粒度检测方法，检测的弹簧钢钢种成分wt为C=0.51%~0.59%，Si=1.20%~1.60%，Mn=0.50%~0.80%，P≤0.025%，S≤0.025%，Cr=0.50%~0.80%， Cu≤0.25%，Ni≤0.35%，其余为Fe和不可避免的杂质元素，其特征在于包括以下工艺步骤：
（1）取样：取弹簧钢盘条试样长度150~200mm；
（2）热处理：试样在860±10℃环境中加热，保温55~65min后，放入快速流动的水中淬火，以获得完全的马氏体组织；
（3）制样：把热处理后的试样中间锯切1~2mm深度的裂口，用15%的稀硫酸溶液浸泡过的棉花包裹在裂口处放置24~30小时后，将试样沿着裂口处敲断造成断口；
（4）检测：用扫描电镜观察其断口，识别晶界，采用直线截点法确定晶粒度。
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