CN109425564A - 一种sae6150弹簧钢盘条奥氏体晶粒度检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种SAE6150弹簧钢盘条奥氏体晶粒度检测方法，步骤如下：（1）试样热处理；制样；（3）磨样；（4）配制腐蚀试剂；（5）浸蚀；（6）晶粒度评级。解决了现有技术方案在对SAE6150弹簧钢盘条奥氏体晶粒度检测中出现的奥氏体晶界显示不清晰而导致无法有效评级的问题，实现对SAE6150奥氏体晶粒度的全面清晰显示，准确评定SAE6150弹簧钢盘条奥氏体晶粒度。
Description
技术领域
本发明属于冶金工业技术领域，涉及一种SAE6150弹簧钢盘条奥氏体晶粒度检测方法。
背景技术
参见图1，奥氏体是钢的高温组织。将钢加热至AC3以上，以获得完全奥氏体组织的过程称为奥氏体化。在加热转变中，新形成的并刚好相互接触的奥氏体晶粒称为奥氏体起始晶粒，其大小称为起始晶粒度。奥氏体起始晶粒一般都很细小，但随着温度的升高，保温时间的延长，奥氏体晶粒便不断长大，长至刚开始冷却时的奥氏体晶粒称为实际晶粒，其大小称为实际晶粒度，奥氏体的实际晶粒大小对钢的组织与性能有很大影响。
钢的奥氏体晶粒大小显著地影响冷却转变产物的组织和性能，对钢的强度、韧性和疲劳抗力等性能指标有很大影响。如果奥氏体晶粒均匀细小，则冷却后的相变产物的组织也均匀细小，钢的强度、塑性和韧性较高；但如果奥氏体晶粒比较粗大，则相变后的金相组织粗大，分布也不均匀，钢的强度、塑性和韧性较低。此外，奥氏体晶粒度还是研究钢的组织遗传性的一种不可缺少的研究手段。因此，某些重要钢铁产品如美标SAE6150弹簧钢盘条，出厂前明确要求检验奥氏体晶粒度。
根据GB/T6394-2002《金属平均晶粒度测定方法》，钢的奥氏体晶粒度有7种测定方法：相关法、渗碳法、模拟渗碳法、铁素体网法、氧化法、直接淬硬法和渗碳体网法。对于中高碳钢，大部分奥氏体晶粒度测定方法并不适合，而比较常用的方法为氧化法和直接淬硬法。
氧化法是利用氧原子在高温下向晶内扩散而晶界优先氧化的特点来显示奥氏体晶粒大小。由于金属的化学活性在其晶界和晶内是不同的，晶界上金属具有较大活性，易被氧化，试样高温加热时，在试样表面上形成的氧化物厚度在晶粒内部和晶界上是不同的，晶界上的氧化物要比晶粒内部厚。通过适当磨抛，将晶粒内部氧化物磨去，使试样仅在晶界处留有氧化物，通过对氧化物的显示来表征奥氏体晶粒度。目前业内对氧化法显示的奥氏体晶粒度存在较大争议，有观点认为氧化法所显示的晶粒度有时往往不是钢的奥氏体晶粒度，而是奥氏体加铁素体晶粒度，甚至是铁素体晶粒度，这是因为钢在加热过程中表面由于脱碳的不均匀性和长时间的保温，导致晶粒长大和局部晶粒快速长大，这就会给奥氏体晶粒度的检验和评级带来困难，甚至得出错误结论。
直接淬硬法的原理是将钢奥氏体化后，直接淬入冷水中，高温的奥氏体由于极大的过冷度切变形成马氏体，马氏体完全承袭了原奥氏体晶粒的边界，对马氏体边界进行显示来表征奥氏体晶粒度。具体操作方法为，将试样置于加热炉加热（对于碳含量≤0.35%的碳素钢和合金钢，加热温度为900℃±10℃；碳含量＞0.35%时，加热温度为860℃±10℃），保温1h，以能产生完全淬硬的冷却速度进行淬火，以获得马氏体组织，经抛磨和浸蚀后显示出完全淬硬为马氏体的原奥氏体晶粒状形貌。腐蚀前可在230℃±10℃下回火15min，以改善对比度。
直接淬硬法被业内认为是奥氏体晶粒度检测仲裁方法，其结果准确可靠，显示的奥氏体晶粒度是真实的原奥氏体晶粒度。但直接淬硬法中对奥氏体晶界的腐蚀显现一直是业内公认的难点。随钢中碳含量的增加，直接淬硬法显示晶粒度的难度也随之增大，尤其是当钢中碳含量超过共析钢成分时，显示奥氏体晶界更为困难。这是因为中高碳钢常温组织为珠光体和铁素体，合金含量较少，晶界上合金偏聚少，晶界能低，导致奥氏体晶界侵蚀极其困难。
GB/T6394-2002《金属平均晶粒度测定法》推荐使用含有缓蚀剂的饱和苦味酸水溶液腐蚀显示奥氏体晶粒度，但奥氏体晶粒度显示效果受腐蚀试剂成分、腐蚀时间及腐蚀温度影响较大，具体的腐蚀试剂配方、腐蚀的温度及腐蚀时间随不同钢种碳含量以及合金含量的不同而有较大差别，需要经过大量试验自行摸索。目前还没有具体针对SAE6150弹簧钢盘条奥氏体晶粒度的检测方法。附图1是发明人依据经验采用饱和苦味酸水溶液加入3～4ml白猫牌洗洁精后在80～85℃下恒温腐蚀3～4分钟所显示的SAE6150弹簧钢盘条奥氏体晶粒度，所显现出的奥氏体晶界模糊不清，无法准确评定SAE6150弹簧钢盘条奥氏体晶粒度，导致无法有效指导SAE6150弹簧钢生产工艺。
发明人发现申请号：201410368339.7，主题名称为“耐磨450钢奥氏体晶粒度检测方法”，揭示了一种耐磨450钢奥氏体晶粒度检测方法，该申请中的检测方法不能有效适用SAE6150弹簧钢盘条奥氏体晶粒度的检测，根据该申请中的检测方法对SAE6150弹簧钢盘条试样反复进行试验，试样抛光面几乎没有反应，无法检测SAE6150弹簧钢盘条奥氏体晶粒度。
因此，有必要研究出一种SAE6150弹簧钢盘条奥氏体晶粒度检测方法，实现对SAE6150奥氏体晶界的全面清晰显示，准确评定SAE6150弹簧钢盘条奥氏体晶粒度，有效指导SAE6150弹簧钢生产工艺。
发明内容
为了克服现有技术的上述缺点，本发明提供一种SAE6150弹簧钢盘条奥氏体晶粒度检测方法，解决了现有技术方案在对SAE6150弹簧钢盘条奥氏体晶粒度检测中出现的奥氏体晶界显示不清晰而导致无法有效评级的问题，实现对SAE6150奥氏体晶粒度的全面清晰显示，准确评定SAE6150弹簧钢盘条奥氏体晶粒度。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种SAE6150弹簧钢盘条奥氏体晶粒度检测方法，步骤如下：
（1）试样热处理：将SAE6150弹簧钢盘条试样放入电阻炉，在850～870℃恒温加热1小时，然后快速取出淬入冷水中；
（2）制样：截取经过淬火的试样，用镶嵌料镶嵌制成金相试样；
（3）磨样：将制好的金相试样用磨抛机进行粗磨、细磨和抛光；
（4）配制腐蚀试剂：向烧杯倒入100ml水，用恒温水浴锅中加热至50～55℃恒温，然后用镊子不断加入苦味酸并用玻璃棒不断搅拌溶液，直至形成肉眼可见溶液内含有未溶苦味酸晶粒的过饱和苦味酸水溶液，然后再加入9～10ml白猫牌洗洁精，用玻璃棒搅拌溶液1～2分钟使溶液成分、温度均匀；
（5）浸蚀：将抛光好的SAE6150金相试样抛光面朝上浸入腐蚀剂中，不断搅拌溶液，浸蚀7～8分钟，然后将试样取出，用水冲洗试样表面，并用丝绒抛光布轻轻擦拭除去试样表面反应产物，然后用无水乙醇清洗并吹干；
（6）晶粒度评级：在金相显微镜下对SAE6150弹簧钢盘条奥氏体晶粒度进行评级。
步骤（1）中，试样热处理加热温度为850～870℃，恒温加热时间为1小时，淬火使用的冷却介质为冷水。
步骤（4）中，腐蚀剂配制是在100ml水加热至50～55℃恒温后，再用镊子不断加入苦味酸，同时用玻璃棒不断搅拌溶液，直至形成肉眼可见溶液内含有未溶苦味酸晶粒的过饱和苦味酸水溶液，然后再加入9～10ml白猫牌洗洁精，用玻璃棒搅拌1～2分钟使溶液成分、温度均匀。
步骤（4）中，所述白猫牌洗洁精为500g装上海白猫牌洗洁精，含有质量百分数为1～3%的十二烷基磺酸钠。
步骤（5）中，试样浸蚀是抛光面朝上浸入腐蚀剂中，不断搅拌溶液，浸蚀7～8分钟。
本发明的有益效果是：1.通过采用过饱和苦味酸水溶液、白猫牌洗洁精按一定比例混合配制成腐蚀剂，在50～55℃下恒温对SAE6150试样浸蚀7～8分钟，可以达到仅腐蚀出奥氏体晶界而不显示基体组织的效果，能够全面清晰地显示SAE6150试样奥氏体晶界，为准确评定SAE6150弹簧钢盘条奥氏体晶粒度创造了条件；
2.针对SAE6150弹簧钢盘条奥氏体晶粒度检测提供了一种明确可靠的技术方案，解决了现有技术方案在对SAE6150弹簧钢盘条奥氏体晶粒度检测中出现的奥氏体晶界显示不清晰导致无法有效评级的问题；
3.具有工艺合理，操作简便，试验材料容易获取，腐蚀试剂容易配制，实用高效等特点。
附图说明
图1是现有技术方案腐蚀SAE6150试样的奥氏体晶粒度图片；
图2是实施例1中在40～45℃恒温腐蚀SAE6150试样的奥氏体晶粒度图片；
图3是实施例2中在50～55℃恒温腐蚀SAE6150试样的奥氏体晶粒度图片；
图4是实施例3中在70～75℃恒温腐蚀SAE6150试样的奥氏体晶粒度图片；
图5是本发明方法的工艺流程图。
具体实施方式
下面结合附图2～图5和实施例对本发明进一步说明。
实施例1：
SAE6150弹簧钢盘条的主要化学成分质量百分比为C：0.48%～0.53%，Si：0.15%～0.35%，Mn：0.70%～0.90%，Cr：0.80%～1.10%，V：0.15%～0.25%。具体检测方法按如下步骤进行：
（1）试样热处理：将SAE6150弹簧钢盘条试样放入电阻炉，在850～870℃恒温加热1小时，然后快速取出淬入冷水中；
（2）制样：截取经过淬火的试样，用镶嵌料镶嵌制成金相试样；
（3）磨样：将制好的金相试样用磨抛机进行粗磨、细磨和抛光；
（4）配制腐蚀试剂：向烧杯倒入100ml水，用恒温水浴锅中加热至40～45℃恒温，然后用镊子不断加入苦味酸并用玻璃棒不断搅拌溶液，直至形成肉眼可见溶液内含有未溶苦味酸晶粒的过饱和苦味酸水溶液，然后再加入9～10ml白猫牌洗洁精，用玻璃棒搅拌溶液1～2分钟使溶液成分、温度均匀；
（5）浸蚀：将抛光好的SAE6150金相试样抛光面朝上浸入腐蚀剂中，不断搅拌溶液，浸蚀7～8分钟，然后将试样取出，用水冲洗试样表面，并用丝绒抛光布轻轻擦拭除去试样表面反应产物，然后用无水乙醇清洗并吹干；
（6）晶粒度评级：在金相显微镜下对SAE6150弹簧钢盘条奥氏体晶粒度进行评级。
金相显微镜下观察到的SAE6150弹簧钢盘条奥氏体晶粒度如图2所示。可以看出，在40～45℃恒温腐蚀显示SAE6150弹簧钢盘条奥氏体晶粒度，只能腐蚀出部分晶界，无法全面显示试样奥氏体晶粒度，故无法进行有效的晶粒度评级。
实施例2：
SAE6150弹簧钢盘条的主要化学成分质量百分比为C：0.48%～0.53%，Si：0.15%～0.35%，Mn：0.70%～0.90%，Cr：0.80%～1.10%，V：0.15%～0.25%。具体检测方法按如下步骤进行：
（1）试样热处理：将SAE6150弹簧钢盘条试样放入电阻炉，在850～870℃恒温加热1小时，然后快速取出淬入冷水中；
（2）制样：截取经过淬火的试样，用镶嵌料镶嵌制成金相试样；
（3）磨样：将制好的金相试样用磨抛机进行粗磨、细磨和抛光；
（4）配制腐蚀试剂：向烧杯倒入100ml水，用恒温水浴锅中加热至50～55℃恒温，然后用镊子不断加入苦味酸并用玻璃棒不断搅拌溶液，直至形成肉眼可见溶液内含有未溶苦味酸晶粒的过饱和苦味酸水溶液，然后再加入9～10ml白猫牌洗洁精，用玻璃棒搅拌溶液1～2分钟使溶液成分、温度均匀；
（5）浸蚀：将抛光好的SAE6150金相试样抛光面朝上浸入腐蚀剂中，不断搅拌溶液，浸蚀7～8分钟，然后将试样取出，用水冲洗试样表面，并用丝绒抛光布轻轻擦拭除去试样表面反应产物，然后用无水乙醇清洗并吹干；
（6）晶粒度评级：在金相显微镜下对SAE6150弹簧钢盘条奥氏体晶粒度进行评级。
金相显微镜下观察到的SAE6150弹簧钢盘条奥氏体晶粒度如图3所示。可以看出，在50～55℃恒温腐蚀显示SAE6150弹簧钢盘条奥氏体晶粒度，可以全面清晰地显示试样奥氏体晶粒度，根据GB/T6394-2002《金属平均晶粒度测定法》，采用比较法进行晶粒度评级，晶粒度级别为9.5级。
实施例3：
SAE6150弹簧钢盘条的主要化学成分质量百分比为C：0.48%～0.53%，Si：0.15%～0.35%，Mn：0.70%～0.90%，Cr：0.80%～1.10%，V：0.15%～0.25%。具体检测方法按如下步骤进行：
（1）试样热处理：将SAE6150弹簧钢盘条试样放入电阻炉，在850～870℃恒温加热1小时，然后快速取出淬入冷水中；
（2）制样：截取经过淬火的试样，用镶嵌料镶嵌制成金相试样；
（3）磨样：将制好的金相试样用磨抛机进行粗磨、细磨和抛光；
（4）配制腐蚀试剂：向烧杯倒入100ml水，用恒温水浴锅中加热至70～75℃恒温，然后用镊子不断加入苦味酸并用玻璃棒不断搅拌溶液，直至形成肉眼可见溶液内含有未溶苦味酸晶粒的过饱和苦味酸水溶液，然后再加入9～10ml白猫牌洗洁精，用玻璃棒搅拌溶液1～2分钟使溶液成分、温度均匀；
（5）浸蚀：将抛光好的SAE6150金相试样抛光面朝上浸入腐蚀剂中，不断搅拌溶液，浸蚀7～8分钟，然后将试样取出，用水冲洗试样表面，并用丝绒抛光布轻轻擦拭除去试样表面反应产物，然后用无水乙醇清洗并吹干；
（6）晶粒度评级：在金相显微镜下对SAE6150弹簧钢盘条奥氏体晶粒度进行评级。
金相显微镜下观察到的SAE6150弹簧钢盘条奥氏体晶粒度如图4所示。可以看出，在70～75℃恒温腐蚀显示SAE6150弹簧钢盘条奥氏体晶粒度，可以比较全面地显示试样奥氏体晶粒度，但同时也腐蚀出基体组织，对晶粒度评级造成一定影响，根据GB/T6394-2002《金属平均晶粒度测定法》，采用比较法进行晶粒度评级，晶粒度级别为9.5级。
综上所述，采用本发明方法在50～55℃恒温腐蚀显示SAE6150弹簧钢盘条奥氏体晶粒度，能够全面清晰地显示SAE6150试样奥氏体晶界，解决了现有技术方案在对SAE6150弹簧钢盘条奥氏体晶粒度检测中出现的奥氏体晶界显示不清晰导致无法有效评级的问题，为准确评定SAE6150弹簧钢盘条奥氏体晶粒度创造了条件。
Claims (5)
1.一种SAE6150弹簧钢盘条奥氏体晶粒度检测方法，其特征在于步骤如下：
（1）试样热处理：将SAE6150弹簧钢盘条试样放入电阻炉，在850～870℃恒温加热1小时，然后快速取出淬入冷水中；
（2）制样：截取经过淬火的试样，用镶嵌料镶嵌制成金相试样；
（3）磨样：将制好的金相试样用磨抛机进行粗磨、细磨和抛光；
（4）配制腐蚀试剂：向烧杯倒入100ml水，用恒温水浴锅中加热至50～55℃恒温，然后用镊子不断加入苦味酸并用玻璃棒不断搅拌溶液，直至形成肉眼可见溶液内含有未溶苦味酸晶粒的过饱和苦味酸水溶液，然后再加入9～10ml白猫牌洗洁精，用玻璃棒搅拌溶液1～2分钟使溶液成分、温度均匀；
（5）浸蚀：将抛光好的SAE6150金相试样抛光面朝上浸入腐蚀剂中，不断搅拌溶液，浸蚀7～8分钟，然后将试样取出，用水冲洗试样表面，并用丝绒抛光布轻轻擦拭除去试样表面反应产物，然后用无水乙醇清洗并吹干；
（6）晶粒度评级：在金相显微镜下对SAE6150弹簧钢盘条奥氏体晶粒度进行评级。
2.如权利要求1所述SAE6150弹簧钢盘条奥氏体晶粒度检测方法，其特征在于：步骤（1）中，试样热处理加热温度为850～870℃，恒温加热时间为1小时，淬火使用的冷却介质为冷水。
3.如权利要求1所述SAE6150弹簧钢盘条奥氏体晶粒度检测方法，其特征在于：步骤（4）中，腐蚀剂配制是在100ml水加热至50～55℃恒温后，再用镊子不断加入苦味酸，同时用玻璃棒不断搅拌溶液，直至形成肉眼可见溶液内含有未溶苦味酸晶粒的过饱和苦味酸水溶液，然后再加入9～10ml白猫牌洗洁精，用玻璃棒搅拌1～2分钟使溶液成分、温度均匀。
4.如权利要求1所述SAE6150弹簧钢盘条奥氏体晶粒度检测方法，其特征在于：步骤（4）中，所述白猫牌洗洁精为500g装上海白猫牌洗洁精，含有质量百分数为1～3%的十二烷基磺酸钠。
5.如权利要求1所述SAE6150弹簧钢盘条奥氏体晶粒度检测方法，其特征在于：步骤（5）中，试样浸蚀是抛光面朝上浸入腐蚀剂中，不断搅拌溶液，浸蚀7～8分钟。
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