CN113337875B - 一种铁基变形高温合金锻件低倍流线腐蚀液及其腐蚀方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种铁基变形高温合金锻件低倍流线腐蚀液，同时还提供了相应的腐蚀方法，其腐蚀效率高，操作流程简单，流线组织细节显示清晰。该腐蚀液用于在相应材料再结晶温度和过热温度之间锻造后的高温合金锻件，其由分析纯硫酸与水按体积比为1:8~15的比例混合得到。腐蚀方法为：铁基变形高温合金在相应材料再结晶温度和过热温度之间锻造处理后或者锻造处理后再次热处理后，将上述腐蚀液作为电解液，以处理后得到的待腐蚀检测的铁基变形高温合金低倍试样为阳极，以惰性金属或碳板为阴极，采用直流稳压电源电解腐蚀，电解的电压为5V~10V，电解时间为2min~20min。
Description
技术领域
本发明涉及铁基变形高温合金锻造技术领域，具体为一种铁基变形高温合金锻件低倍流线腐蚀液及其腐蚀方法。
背景技术
金属流线是金属在锻造过程中，夹杂物、碳化物及其他析出相沿变形方向呈线状连续分布形成的一种低倍组织，这种低倍组织具有明显的方向性，所以力学性能同样具有明显的方向性，沿流线方向抗拉强度高，垂直于流线方向剪切强度高，合理的流线分布可以使产品力学性能更好，相反，如果流线有重大缺陷，如紊流、乱流、穿流等现象出现会严重影响产品的力学性能和最终使用性能。
综上所述可知：流线是表征金属产品锻造工艺合理性的重要手段，已成为低倍组织检测中一项重要的检测项目。
铁基变形高温合金是铁基高温合金的一种，由于卓越的机械性能和使用性能，其在航空航天、能源动力、船舰等高端制造业领域广泛应用。然而，铁基变形高温合金的合金化程度比较高导致变形困难，通常采用高温锻造，加之其产品几何结构复杂，变形极不均匀，故其流线检测极为重要，铁基高温合金低倍流线检测通常与其他低倍组织项目同时检测，根据产品生产工艺的安排，部分产品是在锻态检测，部分产品是在热处理态检测。
铁基高温合金低倍组织通常用化学腐蚀方法，常用两种化学腐蚀液，一种是硫酸铜+硫酸+盐酸溶液，另一种是盐酸+氢氟酸+水+氯化高铁溶液，使用上述两种溶液腐蚀铁基高温合金低倍流线时，在正常试样表面粗糙度条件下，无法显示流线组织，即使将试样表面用依次用80目、180目、400目、800目、1200目、2000目金相砂纸打磨后，再用上述两种腐蚀液腐蚀时仍然无法腐蚀出流线组织，造成流线组织难以检测，难以评价流线是否符合规范要求，也难以直观地观察流线是否沿变形方向合理的流动，不能为压力加工工艺的合理性提供直观的反馈。
发明内容
针对传统方式无法得到铁基变形高温合金锻件清晰的低倍流线组织的问题，本发明提供了一种铁基变形高温合金锻件低倍流线腐蚀液，同时还提供了相应的腐蚀方法，其腐蚀效率高，操作流程简单，流线组织细节显示清晰。
其技术方案是这样的：一种铁基变形高温合金锻件低倍流线腐蚀液，其特征在于：其用于在相应材料再结晶温度和过热温度之间锻造后的高温合金锻件，其由分析纯硫酸与水按体积比为1:8~15的比例混合得到。
一种铁基变形高温合金锻件低倍流线腐蚀方法，其特征在于：铁基变形高温合金在相应材料再结晶温度和过热温度之间锻造处理后或者锻造处理后再次热处理后，将上述腐蚀液作为电解液，以处理后得到的待腐蚀检测的铁基变形高温合金低倍试样为阳极，以惰性金属或碳板为阴极，采用直流稳压电源电解腐蚀，电解的电压为5V~10V，电解时间为2min~20min。
其进一步特征在于：
阳极的铁基变形高温合金低倍试样为锻态或热处理态；
阳极的铁基变形高温合金低倍试样的待腐蚀表面在腐蚀前采用磨床的砂轮加工处理；
电解腐蚀后取出试样，在流动水中清洗，吹干试样表面后再进行肉眼观察流线组织。
本发明的有益效果为：本发明铁基变形高温合金低倍流线腐蚀方法将硫酸溶液作为电解液，以待检测铁基变形高温合金锻件低倍试样为阳极，惰性金属作为阴极，采用直流稳压电源电解的方式腐蚀出低倍流线组织，本发明可在较短时间内完成流线组织的腐蚀，且腐蚀的流线组织可用肉眼观察到清晰的流线细节。而传统的化学腐蚀方法难以腐蚀出铁基变形高温合金低倍流线组织，影响流线组织检测。相比传统的化学腐蚀方法，本发明方法的工作强度显著降低，且不受低倍试样来样状态的影响，无论锻态还是热处理态，均可清晰显示铁基变形高温合金流线组织，方便检测人员和技术人员准确判断铁基变形高温合金流线是否符合产品技术标准或工艺设计。
附图说明
图1为本发明实施例1中GH2696材料锻件（锻态）局部纵向低倍流线实测图；
图2为GH2696材料锻件（锻态）局部纵向低倍试样采用常规化学腐蚀后流线实测图；
图3为本发明实施例2中GH2696材料锻件（热处理态）局部纵向低倍流线实测图；
图4为GH2696材料锻件（热处理态）局部纵向试样采用常规化学腐蚀后流线实测图。
具体实施方式
一种铁基变形高温合金锻件低倍流线腐蚀液，其用于在相应材料再结晶温度和过热温度之间锻造后的高温合金锻件，其由分析纯硫酸与水按体积比为1:8~15的比例混合得到。
一种铁基变形高温合金锻件低倍流线腐蚀方法，铁基变形高温合金在相应材料再结晶温度和过热温度之间锻造处理后（即锻态）或者锻造处理后再次热处理后（即热处理态），锻造过程中晶粒会发生动态回复和动态再结晶，形成等轴的晶粒，此时晶粒无任何方向性，通过腐蚀晶界难以显示出流线，锻造后若再热处理，此时晶粒会再次发生再结晶，产生的同样是等轴晶粒，在此条件下，先采用磨床40目或更高目数的砂轮对铁基变形高温合金低倍试样的待腐蚀表面加工处理，再将上述腐蚀液作为电解液，以处理后得到的待腐蚀检测的铁基变形高温合金低倍试样（锻态或热处理态）为阳极，以惰性金属（不锈钢板、铁基高温合金板、铅板）或碳板为阴极，采用直流稳压电源电解腐蚀，电解的电压为5V~10V，电解时间为2min~20min，电解腐蚀后取出试样，在流动水中清洗，吹干试样表面后通过肉眼即可观察流线组织。
以下结合实施例对效果进行说明：
实施例1
本实施例具体对GH2696材料锻件（锻态）局部纵向低倍试样做流线腐蚀。
本实施例使用的工具为直流稳压电源、量杯、烧杯、玻璃棒、铅板等。
本实施例铁基变形高温合金流线腐蚀方法的具体步骤为：
1）采用磨床40目砂轮加工待腐蚀检测的GH2696材料锻件（锻态）局部纵向低倍试样观察面；
2）在烧杯中，浓度为98.08%的分析纯硫酸与水按照1:15（体积比）比例混合混合，用玻璃棒搅拌均匀，得到澄清的电解腐蚀液；
3）将腐蚀液放入电解容器中，用铅板作为阴极，待腐蚀的GH2696材料锻件（锻态）局部纵向低倍试样作为阳极，在10V电压下进行电解20min；
4）取出电解腐蚀好的GH2696材料锻件（锻态）局部纵向低倍试样，用流动水冲洗，吹干试样表面；
5）用肉眼观察电解腐蚀好的GH2696材料锻件（锻态）局部纵向流线，观察金属流线是否满足规范要求，并拍照记录。
GH2696材料锻件（锻态）局部纵向低倍流线要求是：锻件流线应基本沿外形分布，不允许有穿流或涡流。
图1为GH2696材料锻件（锻态）局部纵向低倍试样电解腐蚀后的流线形貌，从图中可以看出：流线基本沿锻件外形分布，未见穿流或涡流，满足规范要求。
对GH2696材料锻件（锻态）局部纵向低倍试样采用常规化学腐蚀的步骤如下：1)将分析纯盐酸150ml、分析纯氢氟酸30ml、水100ml、氯化高铁50g混合得到腐蚀液；2）对低倍试样进行打磨；3）试样清洗后放入上述制得的腐蚀液中浸蚀20分钟；4）取出试样用流动水清洗表面腐蚀产物；5）观察试样表面并拍照。
图2为GH2696材料锻件（锻态）局部纵向低倍试样采用常规化学腐蚀后的流线效果，从图中可以看出，无任何流线的痕迹。故常规化学方法不能显示该材料流线。
实施例2
本实施例具体对GH2696材料锻件（热处理态）局部纵向低倍试样做流线腐蚀。
本实施例使用的工具为直流稳压电源、量杯、烧杯、玻璃棒、铅板等。
本实施例铁基变形高温合金流线腐蚀方法的具体步骤为：
1）采用磨床40目砂轮加工待腐蚀检测的GH2696材料锻件（热处理态）局部纵向低倍试样观察面；
2）在烧杯中，浓度为98.08%的分析纯硫酸与水按照1:8（体积比）比例混合混合，用玻璃棒搅拌均匀，得到澄清的电解腐蚀液；
3）将腐蚀液放入电解容器中，用铅板作为阴极，待腐蚀的GH2696材料锻件（热处理态）局部纵向低倍试样作为阳极，在5V电压下进行电解20min；
4）取出电解腐蚀好的GH2696材料锻件（热处理态）局部纵向低倍试样，用流动水冲洗，吹干试样表面；
5）用肉眼观察电解腐蚀好的GH2696材料锻件（热处理态）局部纵向流线，观察金属流线是否满足规范要求，并拍照记录。
GH2696材料锻件（热处理态）局部纵向低倍流线要求是：锻件流线应基本沿外形分布，不允许有穿流或涡流。
图3为GH2696材料锻件（热处理态）局部纵向低倍试样电解腐蚀后的流线形貌，从图3中可以看出：流线基本沿锻件外形分布，未见穿流或涡流，满足规范要求。
对GH2696材料锻件（热处理态）局部纵向低倍试样采用常规化学腐蚀的步骤如下：1) 将分析纯盐酸150ml、分析纯氢氟酸30ml、水100ml、氯化高铁50g混合得到腐蚀液；2）对低倍试样进行打磨；3）试样清洗后放入上述制得的腐蚀液中浸蚀20分钟；4）取出试样用流动水清洗表面腐蚀产物；5）观察试样表面并拍照。
图4为GH2696材料锻件（热处理态）局部纵向低倍试样采用常规化学方法腐蚀后的流线效果，从图4中可以看出，无任何流线的痕迹。故常规化学方法不能显示该材料流线。
通过实施例1、实施例2可以得出：采用配方简单的腐蚀液，采用电解腐蚀的方法可以轻松腐蚀出铁基变形高温合金锻件低倍流线组织，可以准确的判断流线是否符合规范要求，可检验锻造工艺的合理性，且操作简单，成本低廉，可用于科研试验或工业生产检测。
以上，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉该技术的人在本发明所揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
Claims (1)
1.一种铁基变形高温合金锻件低倍流线腐蚀方法，其特征在于：铁基变形高温合金在相应材料再结晶温度和过热温度之间锻造处理后或者锻造处理后再次热处理后，将由分析纯硫酸与水按体积比为1:8~15的比例混合得到的腐蚀液作为电解液，以处理后得到的待腐蚀检测的铁基变形高温合金低倍试样为阳极，以惰性金属或碳板为阴极，采用直流稳压电源电解腐蚀，电解的电压为5V~10V，电解时间为2min~20min，阳极的铁基变形高温合金低倍试样的待腐蚀表面在腐蚀前采用磨床的砂轮加工处理，电解腐蚀后取出试样，在流动水中清洗，吹干试样表面后再进行肉眼观察流线组织。
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