一種同時顯示軸承鋼奧氏體晶界和晶內馬氏體的方法
【專利摘要】一種同時顯示軸承鋼奧氏體晶界和晶內馬氏體的方法，屬于金相制備【技術領域】。本發明先將鋼材加工成邊長為10～20mm的方塊樣，然后將加熱爐溫度升至1000～1100℃，然后將試樣置入加熱爐保溫5～20min，保溫結束后以0.1～0.5℃/s冷卻到690～730℃，然后淬火處理。其次對試樣進行粗磨、細磨和拋光處理。最后在常溫下配置2～4％的硝酸酒精溶液，將試樣的拋光面浸人硝酸酒精溶液中10～20s，當試樣表面出現灰白色，用水沖洗，然后再用酒精溶液將水清洗掉，再用吹風機將試樣表面吹干，在顯微鏡下觀察，就可以觀察到清晰的網狀碳化物分布在始奧氏體晶界處，同時奧氏體晶粒內的馬氏體也能夠清晰的顯示出來。該方法腐蝕過程步驟簡單，易于操作，穩定性強，侵蝕后的效果清晰，為解決奧氏體晶粒大小和奧氏體晶內馬氏體的關系提供了便利。
【專利說明】—種同時顯示軸承鋼奧氏體晶界和晶內馬氏體的方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于金相制備【技術領域】，特別涉及一種利用熱處理手段制備出先共析網狀碳化物的方法對高碳鉻軸承鋼奧氏體晶界進行顯示處理的方法。
【背景技術】
[0002]奧氏體晶粒尺寸和均勻程度對于鋼的力學性能有著重要的影響。對于高碳鉻軸承鋼來講，細小的原始奧氏體晶粒尺寸能夠有效地提高軸承鋼的力學性能和疲勞壽命。細小的晶粒能夠提供更多的晶界，由于晶界強化提高了軸承鋼的強度；同時具有均勻而細小奧氏體晶粒的軸承鋼將得到更加均勻和細小的板條馬氏體，能夠有效的提高軸承鋼的韌性。此外，晶界處原子排列不規則，微裂紋擴展到晶界處將消耗更多的能量，細小的晶粒能夠有效抑制裂紋的擴展速率。因此準確和便捷的顯示鋼的奧氏體晶界具有重要的意義。目前，對于奧氏體晶界的顯示方法主要有氧化法、網狀鐵素體法、網狀珠光體法和晶界腐蝕法，其中晶界腐蝕法比較常用。
[0003]但是，晶界腐蝕法等顯示方法操作起來都比較繁瑣，不僅腐蝕液的配制復雜，而且在實際操作過程中需要在熱水中長時間侵蝕，并要需要反復拋光和侵蝕，顯示效果并不穩定，有時晶界顯示不夠清晰。特別是針對Si含量比較高的鋼種，如GCrl5SiMn鋼，由于Si元素的存在，使得奧氏體晶界更加難以侵蝕。此外，常規方法僅能顯示出單一的奧氏體晶界，并無法顯示出奧氏體內部的馬氏體的位向和馬氏體針的粗細，這些問題給高碳鉻軸承鋼奧氏體晶界的顯示和奧氏體晶粒大小與馬氏體的關系的分析帶來了困難和不便。
【發明內容】
[0004]本發明涉及一種利用網狀碳化物顯示GCrl5SiMn鋼奧氏體晶界的方法，通過對鋼材采取特定的熱處理方法，使得先共析二次碳化物在原奧氏體晶界處析出，之后在利用簡易的硝酸酒精溶液侵蝕，即可清晰地顯示奧氏體晶界處的二次碳化物網，從而表征出奧氏體晶粒的大小。本發明解決研究GCrl5SiMn高碳鉻軸承鋼晶粒長大實驗奧氏體晶界難以侵蝕和操作繁瑣的問題，并且在簡易、清晰、準確的顯示出奧氏體晶界的同時，顯示出了馬氏體的位向和馬氏體針的粗細，這為解決奧氏體晶粒大小和奧氏體晶內馬氏體的關系提供了便利。
[0005]一種同時顯示軸承鋼奧氏體晶界和晶內馬氏體的方法，通過熱處理、粗磨試樣、細磨試樣、拋光和腐蝕四步完成具有珠光體形態的GCrl5SiMn鋼原奧氏體晶界的顯不處理，具體技術步驟如下:
[0006](I)將鋼材加工成規則形狀的試樣，然后將試樣置入升至預定溫度的加熱爐中，保溫預定時間后進行緩冷處理，緩冷到特定溫度后進行水淬；所述加熱爐預定溫度為1000?1100°C，保溫時間為5?20min ;緩冷冷速為0.1?0.5°C /s，緩冷到690?730°C然后進行淬火處理；
[0007](2)對熱處理后的試樣進行粗磨、細磨和拋光，采用浸蝕液對試樣進行侵蝕，待試樣表面變為灰白色后，進行清洗，吹干。
[0008]步驟(I)中，所述鋼材尺寸為邊長為10?20mm的方塊樣。
[0009]步驟⑵中所用浸蝕液質量比為:酒精:硝酸=1:50。
[0010]步驟(2)中在常溫下配置硝酸酒精溶液，將試樣的拋光面浸入硝酸酒精溶液中10?20s，當試樣表面出現灰白色，用水沖洗，然后再用酒精溶液將水清洗掉，再用吹風機將試樣表面吹干，在顯微鏡下觀察，就可以觀察到清晰的網狀碳化物分布在始奧氏體晶界處，同時奧氏體晶粒內的馬氏體也能夠清晰的顯示出來。
[0011]本發明是針對GCrl5SiMn高碳鉻軸承鋼奧氏體晶粒長大實驗奧氏體晶界難以侵蝕和操作繁瑣的問題，提供了一種可以清晰顯示出其原奧氏體晶粒的簡便方法，并且同時將奧氏體晶粒內部的馬氏體顯示出來。通過特定的熱處理方法，使得先共析二次碳化物在奧氏體晶界處以網狀的形態析出，在常溫下配合硝酸酒精溶液侵蝕，根據二次碳化物和馬氏體組織對侵蝕液的耐蝕程度不同，得以將奧氏體晶界處的二次碳化物侵蝕出來，并通過二次碳化物網的大小反映出奧氏體晶粒的大小。此種方法腐蝕過程步驟簡單，易于操作，穩定性強，侵蝕后的效果清晰，易于定量統計，從而掌握奧氏體晶粒長大規律，同時顯示出了奧氏體晶粒內的馬氏體，可以定量觀察馬氏體與奧氏體的位向關系以及統計馬氏體針的大小。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0012]圖1:試樣尺寸為10_X10_X10mm的GCrl5SiMn鋼加熱溫度為1000°C，保溫15min，然后以0.5°C /s冷卻到690°C，水淬后的晶粒度照片。
[0013]圖2:試樣尺寸為15_X15_X15mm的GCrl5SiMn鋼加熱溫度為1000°C，保溫15min，然后以0.5°C /s冷卻到710°C，水淬后的晶粒度照片。
[0014]圖3:試樣尺寸為20_X20_X20mm的GCrl5SiMn鋼加熱溫度為1100°C，保溫5min，然后以0.50C /s冷卻到710°C，水淬后的晶粒度照片。
【具體實施方式】
[0015]1、切取邊長為10?20mm的方塊樣，，設定晶粒長大實驗所需溫度、時間參數，將加熱爐溫度升至所設溫度，然后將試樣置入加熱爐保溫，保溫結束后以0.1?0.5°C /s冷卻到690?730°C，然后淬火處理。
[0016]2、將試樣中間切開，在 240#、400#、600#、800#、1000#、1200#(即粒度分別為 240
目、400目、600目、800目、1000目、1200目)金相砂紙上由粗至細進行粗磨。每次更換砂紙之前保證試樣表面無垂直于磨光方向劃痕，更換砂紙時試樣旋轉90°角，最后經1000#砂紙磨光。將粗磨后試樣磨光面在1500#和2000#(即粒度在1500目和2000目)的砂紙上進行水磨，水磨之后進行拋光至無劃痕。拋光劑采用2.5 μ m金剛石拋光膏，用水做潤滑劑，最后將拋光好的試樣拋干。
[0017]3、常溫下配置硝酸酒精溶液，將試樣的拋光面浸人硝酸酒精溶液中10?20s，當試樣表面出現灰白色，用水沖洗，然后再用酒精溶液將水清洗掉，再用吹風機將試樣表面吹干，在顯微鏡下觀察，就可以觀察到清晰的網狀碳化物分布在始奧氏體晶界處，同時奧氏體晶粒內的馬氏體也能夠清晰的顯示出來。
[0018]試劑配方:硝酸:酒精:=1:50。
[0019]試劑配制方法:取干凈燒杯，加入20ml酒精溶液，然后加入0.4ml硝酸溶液，混合均勻。
[0020]實施例1:
[0021]選擇具有珠光體形態的GCrl5SiMn鋼軋材作為試樣，所述GCrl5SiMn鋼是化學成分為:C:1.02%，Si:0.55%，Mn:1.07%，Cr:1.49%，處理方法包括以下步驟:
[0022]1、切取1mmX 1mmX 1mm塊狀試樣，將晶粒長大實驗的加熱溫度設定為1000°C，保溫15min，然后以0.5°C /s冷卻到690°C，然后淬火處理。
[0023]2、將試樣中間切開，在 240#、400#、600#、800#、1000#、1200#(即粒度分別為 240
目、400目、600目、800目、1000目、1200目)金相砂紙上由粗至細進行粗磨。每次更換砂紙之前保證試樣表面無垂直于磨光方向劃痕，更換砂紙時試樣旋轉90°角，最后經1000#砂紙磨光。將粗磨后試樣磨光面在1500#和2000#(即粒度在1500目和2000目)的砂紙上進行水磨，水磨之后進行拋光至無劃痕。拋光劑采用2.5 μ m金剛石拋光膏，用水做潤滑劑，最后將拋光好的試樣拋干。
[0024]3、常溫下配置硝酸酒精溶液，將試樣的拋光面浸人硝酸酒精溶液中10?20s，當試樣表面出現灰白色，用水沖洗，然后再用酒精溶液將水清洗掉，再用吹風機將試樣表面吹干，在顯微鏡下觀察，就可以觀察到清晰的網狀碳化物分布在始奧氏體晶界處，同時奧氏體晶粒內的馬氏體也能夠清晰的顯示出來。
[0025]試劑配方:硝酸:酒精:=1:50?2:50。
[0026]試劑配制方法:取干凈燒杯，加入20ml酒精溶液，然后加入0.4?0.8ml硝酸溶液，混合均勻。
[0027]實施例2:
[0028]選擇具有珠光體形態的GCrl5SiMn鋼軋材作為試樣，所述GCrl5SiMn鋼是化學成分為:C:1.02%，Si:0.55%, Mn:1.07%, Cr:1.49%，處理方法包括以下步驟:
[0029]1、切取15mmX15mmX15mm塊狀試樣，將晶粒長大實驗的加熱溫度設定為1000°C，保溫15min，然后以0.5°C /s冷卻到710°C，然后淬火處理。
[0030]2、將試樣中間切開，在 240#、400#、600#、800#、1000#、1200#(即粒度分別為 240
目、400目、600目、800目、1000目、1200目)金相砂紙上由粗至細進行粗磨。每次更換砂紙之前保證試樣表面無垂直于磨光方向劃痕，更換砂紙時試樣旋轉90°角，最后經1000#砂紙磨光。將粗磨后試樣磨光面在1500#和2000#(即粒度在1500目和2000目)的砂紙上進行水磨，水磨之后進行拋光至無劃痕。拋光劑采用2.5 μ m金剛石拋光膏，用水做潤滑劑，最后將拋光好的試樣拋干。
[0031]3、常溫下配置硝酸酒精溶液，將試樣的拋光面浸人硝酸酒精溶液中10?20s，當試樣表面出現灰白色，用水沖洗，然后再用酒精溶液將水清洗掉，再用吹風機將試樣表面吹干，在顯微鏡下觀察，就可以觀察到清晰的網狀碳化物分布在始奧氏體晶界處，同時奧氏體晶粒內的馬氏體也能夠清晰的顯示出來。
[0032]試劑配方:硝酸:酒精:=1:50?2:50。
[0033]試劑配制方法:取干凈燒杯，加入20ml酒精溶液，然后加入0.4?0.8ml硝酸溶液，混合均勻。
[0034]實施例3:
[0035]選擇具有珠光體形態的GCrl5SiMn鋼軋材作為試樣，所述GCrl5SiMn鋼是化學成分為:C:1.02%，Si:0.55%，Mn:1.07%，Cr:1.49%，處理方法包括以下步驟:
[0036]1、切取20mmX20mmX20mm塊狀試樣，將晶粒長大實驗的加熱溫度設定為1100°C，保溫15min，然后以0.5°C /s冷卻到710°C，然后淬火處理。
[0037]2、將試樣中間切開，在 240#、400#、600#、800#、1000#、1200#(即粒度分別為 240
目、400目、600目、800目、1000目、1200目)金相砂紙上由粗至細進行粗磨。每次更換砂紙之前保證試樣表面無垂直于磨光方向劃痕，更換砂紙時試樣旋轉90°角，最后經1000#砂紙磨光。將粗磨后試樣磨光面在1500#和2000#(即粒度在1500目和2000目)的砂紙上進行水磨，水磨之后進行拋光至無劃痕。拋光劑采用2.5 μ m金剛石拋光膏，用水做潤滑劑，最后將拋光好的試樣拋干。
[0038]3、常溫下配置硝酸酒精溶液，將試樣的拋光面浸人硝酸酒精溶液中10?20s，當試樣表面出現灰白色，用水沖洗，然后再用酒精溶液將水清洗掉，再用吹風機將試樣表面吹干，在顯微鏡下觀察，就可以觀察到清晰的網狀碳化物分布在始奧氏體晶界處，同時奧氏體晶粒內的馬氏體也能夠清晰的顯示出來。
[0039]試劑配方:硝酸:酒精:=1:50?2:50。
[0040]試劑配制方法:取干凈燒杯，加入20ml酒精溶液,然后加入0.4?0.8ml硝酸溶液，混合均勻。
[0041]盡管已經示出和描述了本發明的實施例，對于本領域的普通技術人員而言，可以理解在不脫離本發明的原理和精神的情況下可以對這些實施例進行多種變化、修改、替換和變型，本發明的范圍由所附權利要求及其等同限定。
【權利要求】
1.一種同時顯示軸承鋼奧氏體晶界和晶內馬氏體的方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)將鋼材加工成規則形狀的試樣，然后將試樣置入升至預定溫度的加熱爐中，保溫預定時間后進行緩冷處理，緩冷到特定溫度后進行水淬；所述加熱爐預定溫度為1000?1100°C，保溫時間為5?20min ;緩冷冷速為0.1?0.5°C /s，緩冷到690?730°C然后進行淬火處理； (2)對熱處理后的試樣進行粗磨、細磨和拋光，采用浸蝕液對試樣進行侵蝕，待試樣表面變為灰白色后，進行清洗，吹干。
2.如權利要求1所述一種同時顯示軸承鋼奧氏體晶界和晶內馬氏體的方法，其特征在于:步驟(I)中，所述鋼材尺寸為邊長為10?20mm的方塊樣。
3.如權利要求1所述一種同時顯示軸承鋼奧氏體晶界和晶內馬氏體的方法，其特征在于:步驟(2)中所用浸蝕液質量比為:酒精:硝酸=1:50。
4.如權利要求1所述一種同時顯示軸承鋼奧氏體晶界和晶內馬氏體的方法，其特征在于:步驟(2)中在常溫下配置硝酸酒精溶液，將試樣的拋光面浸入硝酸酒精溶液中10?20s，當試樣表面出現灰白色，用水沖洗，然后再用酒精溶液將水清洗掉，再用吹風機將試樣表面吹干，在顯微鏡下觀察，就可以觀察到清晰的網狀碳化物分布在始奧氏體晶界處，同時奧氏體晶粒內的馬氏體也能夠清晰的顯示出來。
【文檔編號】G01N1/44GK104236993SQ201410482905
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年9月19日 優先權日:2014年9月19日
【發明者】劉雅政, 張丹, 周樂育, 張朝磊, 黃超 申請人:北京科技大學