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苦味酸配海鸥洗涤剂竟然是效果绝佳侵蚀剂

嘉峪亚博注册送彩金--任意三数字加yabo.com直达官网网????????2019-09-06 10:48

  4330V钢是一种合金结构钢,因其调质处理后具有较高的强度以及良好的塑性和韧性,被广泛用于模具、钻具的生产。

  4330V钢的各项力学性能受其内部组织和晶粒度的影响显着,奥氏体晶粒度均匀细小,在调质处理后的组织也均匀细小,相关的强度、塑性和韧性也得以提高,反之则降低。因此一般情况下,需要控制奥氏体晶粒的大小,并进行测定评级,从而控制其综合使用性能。

  目前对奥氏体晶粒度进行评级的方法有很多种,GB/T 6394-2017?金属平均晶粒度测定方法?中规定有直接浸蚀法、渗碳法、铁素体网法、氧化法、直接淬硬法、细珠光体网法、马氏体晶粒浸蚀法等。由于4330V钢采用了淬火+回火的热处理工艺,利用氧化法与直接淬硬法测得的晶粒尺寸比通过直接浸蚀法测得的晶粒尺寸要小。因此,笔者采用晶粒浸蚀法直接浸蚀,通过配制不同的浸蚀剂进行试验,以期找出能清晰显示奥氏体晶粒大小的优选浸蚀剂,为在实际工作中准确、快速地对4330V钢的晶粒评级提供参考和技术支撑。

  试验材料

  试验材料为经过调质处理的4330V钢,其化学成分见表1。

  表1 试验材料的化学?成分(质量分数)

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  试验方法

  将试样加工成15mm×15mm的尺寸,用M-2,P-4制样磨抛机磨制、抛光后制成金相试样,采用不同浸蚀剂进行浸蚀,然后在DMI5000型徕卡显微镜下观察奥氏体晶粒的形貌,直到显示出较为清晰的晶粒边界为止。

  试验结果

  1.硝酸酒精溶液直接浸蚀法

  将制备好的金相试样用体积分数为4%左右的硝酸酒精溶液直接浸蚀后,置于显微镜下观察,可见显微组织为回火索氏体,没有显现晶粒边界,如图1所示。虽然从马氏体的针状组织能看到马氏体组织的位相,但不能判断该位相是否由奥氏体晶粒形成,从而不能评判晶粒度的大小。

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图1 硝酸酒精溶液直接浸蚀法得到的组织形貌

  2.马氏体晶粒浸蚀法

  按照GB/T 6394-2017中规定的马氏体晶粒浸蚀法,采用1g苦味酸+5mL盐酸+95mL乙醇的浸蚀剂对制备好的金相试样进行浸蚀,然后置于显微镜下观察,可见显微组织为回火索氏体,局部晶粒的晶界有显示,但边界不明显,如图2所示。根据晶粒度评定标准,晶粒的边界必须要显现出来才可以进行评级,而该浸蚀剂不能将其组织的晶界清晰显示出,也就不能进行准确的奥氏体晶粒度评级。

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  图2 采用1g苦味酸+5mL盐酸+95mL乙醇的浸蚀剂得到的组织形貌

  同样按照GB/T 6394-2017中规定的马氏体晶粒浸蚀法,采用2g苦味酸+100mLH2O+几滴海鸥洗涤剂的浸蚀剂对制备好的金相试样浸蚀30s后,置于显微镜下观察,可见显微组织为回火索氏体,组织晶粒的边界已开始逐步显现,如图3a)所示;用该浸蚀剂浸蚀1min后,在显微镜下观察可以看到组织晶粒的边界显现更加清晰,如图3b)所示,通过晶粒度评级标准对比法,可以得出奥氏体晶粒度为7.5级。

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  图3 采用2g苦味酸+100mLH2O+海鸥洗涤剂的浸蚀剂浸蚀不同时间后得到的组织形貌

  分析与讨论

  在钢材中,各晶粒与晶粒之间、晶内与晶界以及各相之间的物理化学性质不同,且具有不同的自由能,自由能较高的晶界处溶解较快,溶解后呈凹陷状态,故在显微镜下看到晶界呈黑色,这样就可以通过颜色的不同将多面体的晶粒勾划出来,显示出晶粒的大小和形状,从而评价出奥氏体的晶粒度。由于4330V调质钢在热处理后产生的组织为回火索氏体,硝酸酒精溶液和苦味酸+盐酸+乙醇的浸蚀剂优先腐蚀钢材内部的组织,被腐蚀的组织优先显现出来,而晶粒的边界则被覆盖,因此不能直观的显示奥氏体晶粒,只能通过观察回火马氏体的相位来评判晶粒大小。苦味酸+H2O+几滴海鸥洗涤剂的浸蚀剂中,海鸥洗涤剂含有界面活性剂———烷基磺酸钠,可降低饱和苦味酸的表面能,在腐蚀过程中使钢材组织显示缓慢,让溶解的晶界清晰呈现出来,就可以通过显微镜观察鉴定评级。

  结论

  (1)可以采用直接浸蚀的方法显示评定4330V调质钢的奥氏体晶粒度。

  (2)4330V调质钢的浸蚀剂选用2g苦味酸+100mLH2O+几滴海鸥洗涤剂,浸蚀时间为1min左右为宜,可以获得良好的浸蚀效果。

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来源: 理化检验物理分册

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