CN113702124B - 一种用于获得中低碳钢铸坯枝晶形貌的测试方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于获得中低碳钢铸坯枝晶形貌的测试方法，属于金属材料检测领域。本发明包括：S1、将中低碳钢铸坯试样在奥氏体化温度Ac3加50～100℃保温10～20分钟，然后急冷至室温，以获得马氏体组织；S2、将试样打磨去除氧化铁皮和脱碳层，研磨、抛光至镜面；S3、将试样浸入腐蚀混合溶液，观察试样表面至发黑后取出；S4、使用具备拼图拍摄功能的金相显微镜，对试样进行拼图拍照，获得试样完整的枝晶组织照片。本发明的克服现有技术中铸坯枝晶形貌测试容易损伤组织、误差较大的不足，通过对试样进行热处理和轻腐蚀，即可获得完美的枝晶组织，结合金相显微镜，可以为测定中低碳钢铸坯枝晶组织参数提供一种有效的测试手段。

Description

一种用于获得中低碳钢铸坯枝晶形貌的测试方法
技术领域
本发明涉及金属材料检测技术领域，更具体地说，涉及一种用于获得中低碳钢铸坯枝晶形貌的测试方法。
背景技术
铸坯凝固组织形态是决定其内部质量的基础性因素。通过观察连铸坯的凝固组织，研究其形态特征，可以测量柱状晶偏斜角度及树枝晶二次晶间距等数据，进而推测其凝固条件，可为改善凝固条件，提高连铸坯质量提供许多有价值的技术信息。比如，对同一种钢种，尽管冶炼方式和规格大小不同，只要测量出二次晶间距就可以知道其冷却速度大小。
目前现有的铸坯枝晶腐蚀方法以低倍酸蚀法为主，化学试剂用量较大，腐蚀程度较深，对中低碳钢枝晶组织损伤较严重，在后续铸坯组织参数测量时会带来较大误差。
经检索，关于对铸坯枝晶形貌的测试技术已有大量公开，如中国专利申请号：2014105398886，发明创造名称为：一种用于齿轮钢连铸坯枝晶形貌的显示方法，该申请案步骤为：连铸坯试样的热处理：将齿轮钢连铸坯试样在奥氏体化温度Ac3+50～100℃保温30-60min，然后随炉冷却到珠光体转变温度Ar1-30～50℃保温2h，使其奥氏体完全分解，最终随炉冷却到室温；将冷却到室温的连铸坯试样砂轮打磨，去除氧化铁皮和脱碳层，然后研磨抛光；将研磨抛光后的试样浸入4％的硝酸酒精溶液5s，用清水冲洗表面，并吹干；利用光学显微镜可以清晰观察到侵蚀后试样的枝晶形貌。
又如中国专利申请号：2018105314662，发明创造名称为：一种用于高碳钢铸坯枝晶腐蚀与测量的方法，该申请案方法为：将试样按常规金相检验要求磨平、抛光至镜面；配置腐蚀剂：将苦味酸和氯化亚铜溶于蒸馏水中，再加入洗洁精，搅拌混合，即得；将试样抛光后浸入腐蚀剂中，然后取出，即可。该申请案的腐蚀剂配置时使用的化学试剂用量较小，腐蚀程度深浅适宜，对枝晶组织没有损伤，获得清晰的铸坯枝晶组织照片，并以此定量评价枝晶组织，是一种环保、准确的试验方法。
可见，目前对于钢铸坯的枝晶形貌测量已经有大量探索研究，但对于不同种类钢种的实践应用效果仍有很大的区别，如何减少组织损伤、获得清晰的组织照片始终是重要追求。
发明内容
1.发明要解决的技术问题
本发明的目的在于克服现有技术中铸坯枝晶形貌测试容易损伤组织、误差较大的不足，拟提供一种用于获得中低碳钢铸坯枝晶形貌的测试方法，通过对试样进行热处理和轻腐蚀，即可获得完美的枝晶组织，结合金相显微镜，可以为测定中低碳钢铸坯枝晶组织参数提供一种有效的测试手段。
2.技术方案
为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：
本发明的一种用于获得中低碳钢铸坯枝晶形貌的测试方法，对中低碳钢铸坯试样先进行热处理，获得马氏体组织后再配置腐蚀混合溶液处理。
更进一步地，试样热处理过程为：将中低碳钢铸坯试样在奥氏体化温度Ac3加50～100℃保温10～20分钟，然后急冷至室温，以获得马氏体组织。
更进一步地，所述腐蚀混合溶液指腐蚀剂与洗洁精的混合溶液，其中腐蚀剂化学组成按质量百分比计包括苦味酸0.3％～0.5％，氯化亚铜0.1％～0.2％，其余为蒸馏水；其中腐蚀剂与洗洁精按照2～4：1的比例混合搅拌均匀。
更进一步地，具体包括以下步骤：
S1、试样热处理：将中低碳钢铸坯试样在奥氏体化温度Ac3加50～100℃保温10～20分钟，然后水淬急冷至室温，以获得马氏体组织；
S2、将试样打磨去除氧化铁皮和脱碳层，研磨、抛光至镜面；
S3、将试样浸入腐蚀混合溶液，观察试样表面至发黑后取出；
S4、使用具备拼图拍摄功能的金相显微镜，对试样进行拼图拍照，获得试样完整的枝晶组织照片，照片可用于测量枝晶组织相关参数。
更进一步地，所述中低碳钢是指含碳量为0.25％～0.50％的碳钢。
3.有益效果
采用本发明提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：
(1)本发明的用于获得中低碳钢铸坯枝晶形貌的测试方法，通过热处理工艺，获得马氏体组织，可以在使用少量化学试剂的情况下，获得清晰的铸坯枝晶组织照片，并以此定量评价枝晶组织，是一种环保、准确的测试方法。
附图说明
图1为本发明实施例1中获得的枝晶组织图片；
图2为本发明实施例2中获得的枝晶组织图片；
图3为本发明实施例3中获得的枝晶组织图片。
具体实施方式
为进一步了解本发明的内容，结合附图对本发明作详细描述。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
下面结合实施例对本发明作进一步的描述。
实施例1
本实施例的一种用于获得中低碳钢铸坯枝晶形貌的测试方法，具体包括以下步骤：
S1、试样热处理：将中低碳钢铸坯试样在奥氏体化温度Ac3加50～100℃保温10～20分钟，本实施例中试样为含碳量0.25％的中低碳连铸坯试样，从铸坯表层向内切取长30mm宽20mm大小的试样；具体采用在840℃保温10分钟，然后水淬急冷至室温，以获得马氏体组织；
S2、将试样用砂轮机打磨，去除氧化铁皮和脱碳层，然后研磨、抛光至镜面；
S3、将试样浸入腐蚀混合溶液，观察试样表面至发黑后取出；其中腐蚀混合溶液指腐蚀剂与洗洁精的混合溶液，其中腐蚀剂化学组成按质量百分比计包括苦味酸0.4％，氯化亚铜0.2％，其余为蒸馏水；其中腐蚀剂与洗洁精按照4：1的比例混合搅拌均匀，所述洗洁精为市售洗洁精即可。
S4、利用金相显微镜，可以观察到清晰的铸坯枝晶形貌，使用具备拼图拍摄功能的金相显微镜，对试样进行拼图拍照，获得试样完整的枝晶组织照片，照片可用于测量枝晶组织相关参数，如图1所示为所得试样枝晶组织照片。
本发明针对中低碳钢在做枝晶腐蚀时，显微组织易腐蚀，常比枝晶组织优先呈现的特点，通过一定的热处理工艺，在获得耐腐蚀的马氏体组织的同时，保留枝晶间的元素偏析。可以在使用少量化学试剂的情况下，获得清晰的铸坯枝晶组织照片，并以此定量评价枝晶组织，是一种环保、准确的测试方法。
实施例2
本实施例的一种用于获得中低碳钢铸坯枝晶形貌的测试方法，基本同实施例1，所不同的是，本实施例中试样热处理将中低碳钢铸坯试样在奥氏体化温度Ac3加50～100℃保温10～20分钟，具体本实施例中试样为含碳量0.38％的中低碳连铸坯试样，从铸坯表层向内切取长25mm宽18mm大小的试样；S1热处理中将试样在奥氏体化温度835℃保温15分钟，然后水淬急冷至室温，以获得马氏体组织；S3中所使用的腐蚀混合溶液，其中腐蚀剂化学组成按质量百分比计包括苦味酸0.3％，氯化亚铜0.15％，其余为蒸馏水；其中腐蚀剂与洗洁精按照3：1的比例混合搅拌均匀，最终得到的试样枝晶组织照片如图2。
实施例3
本实施例的一种用于获得中低碳钢铸坯枝晶形貌的测试方法，基本同实施例1，所不同的是，本实施例中试样热处理将中低碳钢铸坯试样在奥氏体化温度Ac3加50～100℃保温10～20分钟，具体本实施例中试样为含碳量0.50％的中低碳连铸坯试样，从铸坯表层向内切取长30mm宽20mm大小的试样；S1热处理中将试样在815℃保温20分钟，然后水淬急冷至室温，以获得马氏体组织；S3中所使用的腐蚀混合溶液，其中腐蚀剂化学组成按质量百分比计包括苦味酸0.5％，氯化亚铜0.1％，其余为蒸馏水；其中腐蚀剂与洗洁精按照2：1的比例混合搅拌均匀，最终得到的试样枝晶组织照片如图3。
以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种用于获得中低碳钢铸坯枝晶形貌的测试方法，其特征在于：对中低碳钢铸坯试样先进行热处理，获得马氏体组织后再配置腐蚀混合溶液处理；
试样热处理过程为：将中低碳钢铸坯试样在奥氏体化温度Ac3加50~100℃保温10~20分钟，然后急冷至室温，以获得马氏体组织；
所述腐蚀混合溶液指腐蚀剂与洗洁精的混合溶液，其中腐蚀剂化学组成按质量百分比计包括苦味酸0.3%～0.5%，氯化亚铜0.1%～0.2%，其余为蒸馏水；其中腐蚀剂与洗洁精按照（2~4）：1的比例混合搅拌均匀；
测试方法具体包括以下步骤：
S1、试样热处理：将中低碳钢铸坯试样在奥氏体化温度Ac3加50~100℃保温10~20分钟，然后水淬急冷至室温，以获得马氏体组织；
S2、将试样打磨去除氧化铁皮和脱碳层，研磨、抛光至镜面；
S3、将试样浸入腐蚀混合溶液，观察试样表面至发黑后取出；
S4、使用具备拼图拍摄功能的金相显微镜，对试样进行拼图拍照，获得试样完整的枝晶组织照片，照片可用于测量枝晶组织相关参数。
2.根据权利要求1所述的一种用于获得中低碳钢铸坯枝晶形貌的测试方法，其特征在于：所述中低碳钢是指含碳量为0.25%~0.50%的碳钢。
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高镍球铁奥氏体枝晶金相显示方法研究;许爱云;徐锦锋;翟秋亚;赵新武;白春瑞;;铸造设备与工艺(第06期);全文 *

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