一种低碳准贝氏体钢奥氏体晶界的显示方法

技术领域

本发明属于金属材料物理检验技术领域，尤其涉及一种低碳准贝氏体钢奥氏体晶界的显示方法。

背景技术

传统贝氏体钢主要为贝氏体铁素体加渗碳体为主，在特定用途中渗碳体容易形成裂纹源，影响钢材使用寿命，因此在低碳钢中通过添加合金元素Si、Al等抑制碳化物的析出，在组织转变过程中渗碳体被富碳的残余奥氏体取代，形成特殊的无碳化物的准贝氏体组织，在晶粒度测定过程中无明显晶界参考性。

目前奥氏体晶界的显示包括渗碳法、模拟渗碳法、铁素体网法、氧化法、直接淬硬法、渗碳体网法、细珠光体网法，其中以形成碳化物显示晶界且不添加气氛的主要为渗碳体网法，但该方法将试样加热至奥氏体化温度820℃左右，保温30min，以足够慢的冷却速度冷却到下临界温度以下，使碳化物从奥氏体晶界析出，该方法需要测定钢种临界温度。珠光体钢轨钢奥氏体晶粒度常采用细珠光体网法和直接淬硬法，其中细珠光体网法是主要针对共析钢的方法，将试样不完全淬硬或者采用梯度淬硬法，使奥氏体晶粒由细小的珠光体围绕着而成；直接淬硬法需要将试样加热至完全奥氏体化温度，保温1h，以较大的冷却速度进行淬火，获得马氏体组织，在腐蚀前还需在230℃左右回火15min，以改善对比度，最后将热处理获得的试样制备成金相试样，采用苦味酸水溶液、洗涤剂等活性剂按一定浓度配比、一定温度腐蚀显示晶界，该方法对奥氏体温度、保温时间、腐蚀液浓度、温度均有一定要求，过程较为复杂。

发明专利CN201911410944.5公开了一种弹簧钢奥氏体晶粒的显示方法，其主要方法为钢在850～900保温10～40min，然后以完全硬化的冷却速度淬火，冷却后试样在400～600℃回火保温8h以上，随炉冷却到350℃后空冷至室温；向70℃水浴烧杯中加入50ml去离子水、2～2.5g苦味酸、1.5～2g洗发膏、1g高线轧钢厂产氧化铁皮，搅拌均匀，制成腐蚀液，将样品在腐蚀液中静置30～60s取出，用酒精冲洗，吹干，式样清晰显示出奥氏体晶界。发明专利CN201811095252.1公开了一种弹簧钢奥氏体晶粒的显示方法，其主要方法为钢在850～900保温0.5～1h，然后以完全硬化的冷却速度淬火，冷却后试样在400～600℃回火保温1～3h以上，冷却，即可得到淬硬试样；在烧杯内中加入100ml饱和苦味酸溶液中加入2～3g十二磺基苯磺酸钠，搅拌至完全溶解后滴入1～3滴2～5％的CuCl

发明内容

鉴于此，本发明的目的是提供一种低碳准贝氏体钢奥氏体晶界的显示方法，本发明利用准贝氏体中残余奥氏体存在热和机械的双重不稳定的特点，在高温下残余奥氏体分解使晶界与晶内形成不同电极电位，使用常规腐蚀剂在腐蚀过程中即可形成强烈的灰度差异，达到晶粒度测定的目的。

本发明目的是通过以下方式实现：

本发明提供一种低碳准贝氏体钢奥氏体晶界的显示方法，主要包括以下步骤：

(1)将低碳准贝氏体钢待测样置于热处理炉中高温处理，加热温度为650～750℃，保温0.5～4h，随炉冷却至400-500℃，出炉空冷；

(2)将步骤(1)得到的待测样品经磨制、抛光制成金相试样；

(3)采用硝酸酒精溶液对步骤(2)得到的金相试样的待测面进行腐蚀，冲洗、吹干，通过图像采集设备获取基体与晶界具有灰度明显差异的金相图像。

基于上述技术方案，进一步地，步骤(1)中所述的加热温度为680～720℃，保温1～2h。

基于上述技术方案，进一步地，步骤(1)中随炉冷却至450℃。

基于上述技术方案，进一步地，步骤(1)中所述的准贝氏体钢的化学成分及重量百分比为：C：0.20～0.3％，Si：1.5～2.0％，Mn：1.6～2.0，Cr：0.8～1.0％，Mo：0.2～0.5％，P：≤0.015％，S：≤0.005％，余量为Fe和不可避免杂质。

基于上述技术方案，进一步地，所述的准贝氏体钢经冶炼、粗轧、精轧、冷却后，得到准贝氏体组织，即贝氏体铁素体加奥氏体。

基于上述技术方案，进一步地，步骤(2)中所述磨制具体为依次使用80#、100#、200#、500#、800#、1200#的金相砂纸进行研磨。

基于上述技术方案，进一步地，步骤(2)中所述抛光具体为使用1-2.5μm的金刚石抛光剂进行抛光。

基于上述技术方案，进一步地，步骤(3)中硝酸酒精溶液的浓度为2～5％。

基于上述技术方案，进一步地，步骤(3)中腐蚀时间为10～30s。

本发明相对于现有技术具有的有益效果如下：

1.本发明的低碳准贝氏体钢奥氏体晶界的显示方法可准确显示准贝氏体钢奥氏体晶界信息，通过定量金相测定晶粒尺寸，可间接评价准贝氏体钢轨力学性能，对贝氏体钢轨开发应用起到支撑作用。

2.本发明成功解决了准贝氏体钢奥氏体晶界显示问题，在现有技术中还未见相关报道显示准贝氏体钢奥氏体晶粒信息的方法。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例，下面将对实施例涉及的附图进行简单地介绍。

图1为实施例1中700℃热处理后的组织形貌。

图2为实施例2中720℃热处理后的组织形貌。

图3为对比例1中热处理前的组织形貌。

图4为对比例2中350℃热处理后的组织形貌。

图5为对比例3中850℃热处理后的组织形貌。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明进行详细的说明，但本发明的实施方式不限于此，显而易见地，下面描述中的实施例仅是本发明的部分实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，获得其他的类似的实施例均落入本发明的保护范围。

实施例1-2

实施例1-2提供一种低碳准贝氏体钢奥氏体晶界的显示方法，具体方法如下：

选取的准贝氏体钢的化学成分及重量百分比为：C：0.26％、Si：1.57％、Mn：1.72％、Cr：0.93％、Mo：0.34％，P：0.014％，S：0.004％的准贝氏体钢样，所述的准贝氏体钢经冶炼、粗轧、精轧、冷却后，得到准贝氏体组织，即贝氏体铁素体加奥氏体，选取成品切取金相样，将待测样置于热处理炉中高温处理，加热温度、保温时间见表1，然后随炉冷却至450℃，出炉空冷；热处理后的待测样品经磨制、抛光制成金相试样，采用硝酸酒精腐蚀液(腐蚀液浓度见表1)对待测面腐蚀20s，冲洗、吹干，通过图像采集设备获取基体与晶界具有灰度明显差异的金相图像。

对比例1-3

对比例1-3和实施例1的具体过程相同，区别仅在于表1中的处理参数不同。

表1低碳准贝氏体钢奥氏体晶界的显示过程中加热温度、保温时间和腐蚀液浓度

实施例1-2和对比例1-3的显示方法设备检测的金相图像分别如图1-5所示，可以看出，实施例1-2的显示方法可准确显示准贝氏体钢奥氏体晶界信息。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。