一种40CrNiMoA钢螺栓锻件精低倍试样的制备方法

技术领域

本发明属于航空材料试验技术领域，涉及一种40CrNiMoA钢螺栓锻件精低倍试样的制备方法。

背景技术

众所周知，钢螺栓锻件缺陷的存在，不仅会造成螺栓的性能低劣，甚至严重制约所制成品件的使用寿命。因此钢螺栓锻件进行精低倍检验，在实际生产中具有重要意义。对于40CrNiMoA钢螺栓锻件来说，能否清晰显现镦头处的晶粒流线，获得完整的晶粒流线分布信息。成为最终能否得到准确，可靠评定结果的关键。

随着钢铁冶炼技术的逐步提高，40CrNiMoA钢螺栓锻件精低倍流线显示越来越困难。传统的试验方法为机械加工后与低倍塔形共同在低倍腐蚀槽内进行腐蚀后再进行观察，但由于试样检测面粗糙，试验容器大(在600mm×400mm× 400mm的敞口铅槽中进行)，冷酸试验时试验时间长(一般2～3天)，试验效果一般。在采用热酸浸蚀法进行螺栓锻件精低倍试验时，利用大功率电阻炉将50％的盐酸溶液，加热到一定温度进行一定时间的腐蚀。但是由于50％盐酸溶液的浓度较大，盐酸的挥发性强，加热盐酸溶液时，试验时间短期不可控，对环境产生严重污染的同时对试验人员健康也会产生不良影响。且不论采取冷酸还是热酸试验，均不能清晰显示出镦头位置的流线，给精低倍试验结果评定带来很大困难，影响了试验结果的判定。

发明内容

1.解决的技术问题

本发明提供了一种40CrNiMoA钢螺栓锻件精低倍试样的制备方法，以解决传统的试验方法，试验制备周期长，环境污染大，试验结果不可靠的问题。

2.技术方案

本发明通过以下技术方案来实施。提供一种40CrNiMoA钢螺栓锻件精低倍试样的制备方法，包括如下步骤：

步骤S1，试样磨制；

步骤S2，采用如下腐蚀剂对样品进行腐蚀；

所述腐蚀剂由20ml～30ml盐酸分析纯、15ml～20ml硝酸分析纯、1g～3g氯化铁、50ml～100ml的去离子水组成，降低盐酸的配比，减少酸液挥发,对人体的伤害大大减小，更为环保。

步骤S3，洗净吹干。具体的，将腐蚀后的样品放在在流动的水龙头下冲洗，并用酒精擦拭后电吹风吹干。

优选的，上述方法的步骤S1中，试样磨制过程是，将机械加工后的 40CrNiMoA钢螺栓锻件精低倍试样先后经过粗磨和细磨。

在粗磨和细磨时，试样均以相同的方法进行研磨，且每更换一次砂纸，须将试样洗净，并以研磨面的法线方向为旋转中心，将所述试样旋转45°～90°，使得前次砂纸的磨痕去尽；

优选的，上述方法步骤S2中，具体腐蚀过程是，将制备好的试样放入呈有腐蚀液的烧杯中，将烧杯置于恒温水浴箱，腐蚀一定时间后拿出。

3.有益效果

本发明提供了一种简单易行，对环境污染和试验人员身体伤害小，试验时间可控，直观清晰显示40CrNiMoA钢螺栓锻件精低倍晶粒流线的方法。

附图说明

图1是实施例1得到样品的低倍腐蚀图，

图2是实施例2得到样品的低倍腐蚀图，

图3是实施例3得到样品的低倍腐蚀图，

图4是实施例4得到样品的低倍腐蚀图，

图5是实施例5得到样品的低倍腐蚀图。

具体实施方式

以下结合具体实施方式对本发明提出的40CrNiMoA钢螺栓锻件精低倍试样的制备方法进行详细描述，本制备方法包括以下步骤：

a)试样磨制

将40CrNiMoA钢螺栓锻件精低倍试样进行粗磨，粗磨用180#水砂纸，之后依次用400#水砂纸进行细磨。在粗磨和细磨时，试样均以相同的方法进行研磨，且每更换一次砂纸，须将试样洗净，并以研磨面的法线方向为旋转中心，将所述试样旋转45°～90°，使得前次砂纸的磨痕去尽。

b)样品的腐蚀吹干

经过反复试验，腐蚀剂含量拟采用20ml～30ml盐酸分析纯、15ml～20ml硝酸分析纯、1g～3g氯化铁、50ml～75ml的去离子水，对磨制好的样品进行腐蚀；

具体腐蚀过程为，将制备好的试样放入呈有腐蚀液的烧杯中，将烧杯置于 45℃～60℃恒温水浴箱，20～30分钟后拿出，在流动的水龙头下冲洗，并用酒精擦拭后电吹风吹干。

本发明所提出的方法，经前处理、金相样品的磨制，样品的腐蚀和吹干；本发明的核心是通过对硝酸、氯化铁、盐酸、去离子水合理配比，以及腐蚀方式的适当选择，可清晰的显示出40CrNiMoA钢螺栓锻件精低倍流线，获得准确的试验结果，对推断其使用性能，防止带有对后续工序及使用性能有恶劣影响缺陷的锻件流入下一流程提供重要依据。

实施例1，

腐蚀剂配制：

按照以下顺序配置腐蚀剂：先称取氯化铁1g，量取盐酸(质量百分浓度35％)20ml，硝酸(质量百分浓度68％)15ml，再量取去离子水50ml，再玻璃杯中混合后，用玻璃棒搅拌均匀，静置15分钟方可使用。

金相腐蚀：

试样按照常规方法进行粗磨、细磨、用无水乙醇清洗后吹干。

将制备好的试样放入呈有腐蚀液的烧杯中，将烧杯置于45℃恒温水浴箱， 20分钟后拿出，试样的腐蚀面朝上放置以使腐蚀均匀。

将腐蚀好的试样再水龙头下冲洗，清洗时不要损坏表面腐蚀层，清洗用无水乙醇清洗，然后用冷风吹干，完成40CrNiMoA钢螺栓锻件精低倍腐蚀，低倍腐蚀图如图1所示。从图中可以看出，40CrNiMoA钢螺栓锻件精低倍晶粒流线显现效果不明显。

实施例2，

腐蚀剂配制：

按照以下顺序配置腐蚀剂：先称取氯化铁2g，量取盐酸(质量百分浓度35％)25ml，硝酸(质量百分浓度68％)15ml，再量取去离子水75ml，再玻璃杯中混合后，用玻璃棒搅拌均匀，静置15分钟方可使用。

金相腐蚀：

试样按照常规方法进行粗磨、细磨、用无水乙醇清洗后吹干。

将制备好的试样放入呈有腐蚀液的烧杯中，将烧杯置于45℃恒温水浴箱， 20分钟后拿出，试样的腐蚀面朝上放置以使腐蚀均匀。

将腐蚀好的试样再水龙头下冲洗，清洗时不要损坏表面腐蚀层，清洗用无水乙醇清洗，然后用冷风吹干，完成40CrNiMoA钢螺栓锻件精低倍腐蚀，低倍腐蚀图如图2所示。从图中可以看出，40CrNiMoA钢螺栓锻件晶粒流线虽然部分显现，但是墩头部位晶粒流线显现效果不明显。

实施例3，

腐蚀剂配制：

按照以下顺序配置腐蚀剂：先称取氯化铁2g，量取盐酸(质量百分浓度35％)30ml，硝酸(质量百分浓度68％)20ml，再量取去离子水50ml，再玻璃杯中混合后，用玻璃棒搅拌均匀，静置15分钟方可使用。

金相腐蚀：

试样按照常规方法进行粗磨、细磨、用无水乙醇清洗后吹干。

将制备好的试样放入呈有腐蚀液的烧杯中，将烧杯置于50℃恒温水浴箱， 25分钟后拿出，试样的腐蚀面朝上放置以使腐蚀均匀，直至试样金相面被浸蚀至黑色。

将腐蚀好的试样再水龙头下冲洗，清洗时不要损坏表面腐蚀层，清洗用无水乙醇清洗，然后用冷风吹干，完成40CrNiMoA钢螺栓锻件精低倍腐蚀，低倍腐蚀图如图3所示。从图中可以清晰看出，40CrNiMoA钢螺栓锻件整体晶粒流线显现效果良好，墩头部位流线沿最大外形轮廓分布，晶粒流线未被切断，螺栓锻件未发现穿流、涡流等缺陷。

实施例4，

腐蚀剂配制：

按照以下顺序配置腐蚀剂：先称取氯化铁3g，量取盐酸(质量百分浓度35％)25ml，硝酸(质量百分浓度68％)20ml，再量取去离子水50ml，再玻璃杯中混合后，用玻璃棒搅拌均匀，静置15分钟方可使用。

金相腐蚀：

试样按照常规方法进行粗磨、细磨、用无水乙醇清洗后吹干。

将制备好的试样放入呈有腐蚀液的烧杯中，将烧杯置于50℃恒温水浴箱， 20分钟后拿出，试样的腐蚀面朝上放置以使腐蚀均匀。

将腐蚀好的试样再水龙头下冲洗，清洗时不要损坏表面腐蚀层，清洗用无水乙醇清洗，然后用冷风吹干，完成40CrNiMoA钢螺栓锻件精低倍腐蚀，低倍腐蚀图如图4所示。从图中可以看出，40CrNiMoA钢螺栓锻件虽然中心部位晶粒流线被显现出来，但看不出来流线是否沿最大外形轮廓分布，是否被切断，螺栓锻件是否有穿流、涡流等缺陷。

实施例5，

腐蚀剂配制：

按照以下顺序配置腐蚀剂：先称取氯化铁3g，量取盐酸(质量百分浓度35％)30ml，硝酸(质量百分浓度68％)20ml，再量取去离子水75ml，再玻璃杯中混合后，用玻璃棒搅拌均匀，静置15分钟方可使用。

金相腐蚀：

试样按照常规方法进行粗磨、细磨、用无水乙醇清洗后吹干。

将制备好的试样放入呈有腐蚀液的烧杯中，将烧杯置于60℃恒温水浴箱， 30分钟后拿出，试样的腐蚀面朝上放置以使腐蚀均匀。

将腐蚀好的试样再水龙头下冲洗，清洗时不要损坏表面腐蚀层，清洗用无水乙醇清洗，然后用冷风吹干，完成40CrNiMoA钢螺栓锻件精低倍腐蚀，低倍腐蚀图如图5所示。从图中可以看出，由于腐蚀温度和腐蚀时间的影响，试样表面过腐蚀痕迹明显，晶粒流线几乎被腐蚀殆尽，判断不出螺栓锻件缺陷。

以上对本发明的具体实施例进行了描述，需要说明的是，上述实施方式中，未详尽内容均为本领域常规技术；本发明并不局限于上述特定实施方式，其中未尽详细描述的设备和结构应该理解为采用本领域中的普通方式予以实施；本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改做出若干简单推演、变形或替换，这并不脱离本发明的实质内容；这些改进设计均可认定为属于本发明的保护范围。