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苦味酸配海鷗洗滌劑竟然是效果絕佳侵蝕劑

嘉峪檢測網        2019-09-08 11:58

  4330V鋼是一種合金結構鋼,因其調質處理后具有較高的強度以及良好的塑性和韌性,被廣泛用于模具、鉆具的生產。

  4330V鋼的各項力學性能受其內部組織和晶粒度的影響顯著,奧氏體晶粒度均勻細小,在調質處理后的組織也均勻細小,相關的強度、塑性和韌性也得以提高,反之則降低。因此一般情況下,需要控制奧氏體晶粒的大小,并進行測定評級,從而控制其綜合使用性能。

  目前對奧氏體晶粒度進行評級的方法有很多種,GB/T 6394-2017«金屬平均晶粒度測定方法»中規定有直接浸蝕法、滲碳法、鐵素體網法、氧化法、直接淬硬法、細珠光體網法、馬氏體晶粒浸蝕法等。由于4330V鋼采用了淬火+回火的熱處理工藝,利用氧化法與直接淬硬法測得的晶粒尺寸比通過直接浸蝕法測得的晶粒尺寸要小。因此,筆者采用晶粒浸蝕法直接浸蝕,通過配制不同的浸蝕劑進行試驗,以期找出能清晰顯示奧氏體晶粒大小的優選浸蝕劑,為在實際工作中準確、快速地對4330V鋼的晶粒評級提供參考和技術支撐。

  試驗材料

  試驗材料為經過調質處理的4330V鋼,其化學成分見表1。

  表1 試驗材料的化學?成分(質量分數)

苦味酸配海鷗洗滌劑竟然是效果絕佳侵蝕劑

 

  試驗方法

  將試樣加工成15mm×15mm的尺寸,用M-2,P-4制樣磨拋機磨制、拋光后制成金相試樣,采用不同浸蝕劑進行浸蝕,然后在DMI5000型徠卡顯微鏡下觀察奧氏體晶粒的形貌,直到顯示出較為清晰的晶粒邊界為止。

  試驗結果

  1.硝酸酒精溶液直接浸蝕法

  將制備好的金相試樣用體積分數為4%左右的硝酸酒精溶液直接浸蝕后,置于顯微鏡下觀察,可見顯微組織為回火索氏體,沒有顯現晶粒邊界,如圖1所示。雖然從馬氏體的針狀組織能看到馬氏體組織的位相,但不能判斷該位相是否由奧氏體晶粒形成,從而不能評判晶粒度的大小。

苦味酸配海鷗洗滌劑竟然是效果絕佳侵蝕劑

圖1 硝酸酒精溶液直接浸蝕法得到的組織形貌

  2.馬氏體晶粒浸蝕法

  按照GB/T 6394-2017中規定的馬氏體晶粒浸蝕法,采用1g苦味酸+5mL鹽酸+95mL乙醇的浸蝕劑對制備好的金相試樣進行浸蝕,然后置于顯微鏡下觀察,可見顯微組織為回火索氏體,局部晶粒的晶界有顯示,但邊界不明顯,如圖2所示。根據晶粒度評定標準,晶粒的邊界必須要顯現出來才可以進行評級,而該浸蝕劑不能將其組織的晶界清晰顯示出,也就不能進行準確的奧氏體晶粒度評級。

 

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  圖2 采用1g苦味酸+5mL鹽酸+95mL乙醇的浸蝕劑得到的組織形貌

  同樣按照GB/T 6394-2017中規定的馬氏體晶粒浸蝕法,采用2g苦味酸+100mLH2O+幾滴海鷗洗滌劑的浸蝕劑對制備好的金相試樣浸蝕30s后,置于顯微鏡下觀察,可見顯微組織為回火索氏體,組織晶粒的邊界已開始逐步顯現,如圖3a)所示;用該浸蝕劑浸蝕1min后,在顯微鏡下觀察可以看到組織晶粒的邊界顯現更加清晰,如圖3b)所示,通過晶粒度評級標準對比法,可以得出奧氏體晶粒度為7.5級。

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  圖3 采用2g苦味酸+100mLH2O+海鷗洗滌劑的浸蝕劑浸蝕不同時間后得到的組織形貌

  分析與討論

  在鋼材中,各晶粒與晶粒之間、晶內與晶界以及各相之間的物理化學性質不同,且具有不同的自由能,自由能較高的晶界處溶解較快,溶解后呈凹陷狀態,故在顯微鏡下看到晶界呈黑色,這樣就可以通過顏色的不同將多面體的晶粒勾劃出來,顯示出晶粒的大小和形狀,從而評價出奧氏體的晶粒度。由于4330V調質鋼在熱處理后產生的組織為回火索氏體,硝酸酒精溶液和苦味酸+鹽酸+乙醇的浸蝕劑優先腐蝕鋼材內部的組織,被腐蝕的組織優先顯現出來,而晶粒的邊界則被覆蓋,因此不能直觀的顯示奧氏體晶粒,只能通過觀察回火馬氏體的相位來評判晶粒大小。苦味酸+H2O+幾滴海鷗洗滌劑的浸蝕劑中,海鷗洗滌劑含有界面活性劑———烷基磺酸鈉,可降低飽和苦味酸的表面能,在腐蝕過程中使鋼材組織顯示緩慢,讓溶解的晶界清晰呈現出來,就可以通過顯微鏡觀察鑒定評級。

  結論

  (1)可以采用直接浸蝕的方法顯示評定4330V調質鋼的奧氏體晶粒度。

  (2)4330V調質鋼的浸蝕劑選用2g苦味酸+100mLH2O+幾滴海鷗洗滌劑,浸蝕時間為1min左右為宜,可以獲得良好的浸蝕效果。

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來源: 理化檢驗物理分冊

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