一种38MnS6钢奥氏体晶粒度的检测方法与流程

一种38mns6钢奥氏体晶粒度的检测方法
技术领域
1.本发明属于金属材料理化检测领域，是一种钢的奥氏体晶粒度的检测方法，具体涉及一种38mns6钢奥氏体晶粒度的检测方法。


背景技术：

2.金属材料奥氏体晶粒的大小是衡量材料使用性能非常重要的指标，奥氏体晶粒度检测属于钢铁材料性能检测的常规项目。gb/t6394-2017《金属平均晶粒度测定方法》中规定了多种奥氏体晶粒度检测方法。
3.其中直接淬硬法是将金相试样按照要求的加热温度保温时间热处理后，水冷或油冷获得马氏体组织，使用过饱和苦味酸侵蚀，显示其奥氏体晶界的方法。直接淬硬法是目前使用最为广泛的奥氏体晶粒度检测方法，是国内外公认最准确的一种奥氏体晶粒度检测方法。但是直接淬硬法要求使用过饱和苦味酸溶液加热进行侵蚀显示奥氏体晶粒度，苦味酸属于炸药的一种，使用及购买受限；同时部分材料因化学成分特性奥氏体晶界侵蚀困难，使奥氏体晶界不能清晰显示，尤其是采用直接淬硬法显示硅锰系弹簧钢的奥氏体晶粒一直属于业界难题。
4.渗碳法是将金相试样置于渗碳气氛中，按照规定的加热温度保温一定时间后，使试样表面获得一定厚度的渗碳层，缓慢冷却使渗碳体沿奥氏体晶界析出形成渗碳体网，使用硝酸酒精溶液侵蚀，显示奥氏体晶界的方法。渗碳法是一种改变了钢的原始化学成分的奥氏体晶粒度显示方法，同时由于其渗层深度有限，只能显示其渗层范围内的奥氏体晶粒大小；模拟渗碳法采用与渗碳法相同的加热温度保温时间处理后，水冷或油冷获得该热处理状态下的马氏体组织，使用过饱和苦味酸溶液侵蚀奥氏体晶界，这个方法没有改变试样的化学成分，检测面积也较大，但是与直接淬硬法相同，需要使用过饱和苦味酸侵蚀。这两种方法适用于后期渗碳使用的钢。
5.氧化法是将金相试样按照规定加热温度保温时间处理后，快速冷却，使钢的表面奥氏体晶界被氧化，使用15%盐酸溶液侵蚀显示其奥氏体晶界。氧化法检测奥氏体晶粒度的原理是利用试样在高温加热和保温时，表面会发生氧化现象；由于晶界的抗氧化能力较晶内差，在高温下奥氏体晶界被优先氧化形成氧化物网络；随着加热保温时间的延长，细小的奥氏体晶粒将会逐渐长大，试样表面氧化层不断增厚，反映前一时刻奥氏体晶粒的氧化物网络已经形成氧化铁皮；反映当前时刻奥氏体晶粒的氧化物网络是一个全新的，与试样内部长大了的奥氏体晶粒尺寸相当的晶界。氧化法也是一种改变了钢的原始化学成分的奥氏体晶粒的显示方法，氧化法检测奥氏体晶粒度的试样只有紧邻表面氧化铁皮以下很薄的一层奥氏体晶界被氧化的表面可以用作奥氏体晶粒的检测面，同时氧化法对制样要求比较高，很容易在制样过程将试样表面的晶界氧化层全部去掉，能够显示奥氏体晶界的面积较小。
6.38mns6钢的奥氏体晶粒度检测目前基本使用直接淬硬法，但是由于化学成分原因，这个钢的马氏体组织使用过饱和苦味酸溶液侵蚀时，组织相对容易侵蚀，晶界不易侵
蚀，需要反复多次进行侵蚀试验，并且奥氏体晶界显示效果较差。38mns6钢按照直接淬硬法检测钢的奥氏体晶粒度的操作步骤为：ⅰ、切取金相试样；ⅱ、金相试样按照规定的热处理制度（860
±
10℃加热,保温1h）处理后，水冷或油冷，230℃
±
10℃保温15min；ⅲ、将按照步骤ⅱ热处理的金相试样检测面充分去除氧化层，磨削抛光检测面；ⅳ、将按照步骤ⅱ、ⅲ处理的金相试样检测面使用过饱和苦味酸溶液 适量白猫洗洁精，加热侵蚀3-5min，擦洗检测面吹干；
ⅴ
、按照gb/t6394-2017图谱比较法评定奥氏体晶粒度级别。
7.现行38mns6奥氏体晶粒度检测方法存在问题：ⅰ需要使用过饱和苦味酸溶液进行侵蚀，苦味酸因属于爆炸物一种，随着国家管控的越来越严格，购买受限；ⅱ因为化学成分原因，奥氏体晶界显示困难，需要反复试验，并且显示效果较差；ⅲ没有经验的操作人员很难成功显示其奥氏体晶界。
8.因此需要找到一种不使用苦味酸，简单易操作，能够清晰显示38mns6奥氏体晶界的方法来代替直接淬硬法检测奥氏体晶粒度。


技术实现要素：

9.本发明要解决的技术问题是提供一种不使用苦味酸，简单易操作，能够清晰显示38mns6奥氏体晶界的方法。
10.为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案是：一种38mns6钢奥氏体晶粒度的检测方法，包括以下步骤：（1）切取金相试样；（2）将金相试样加热到奥氏体化温度以上，保温一定时间后取出，空冷；（3）充分去除步骤（2）热处理后的金相试样检测面的氧化层，然后对检测面进行磨削抛光处理；（4）使用2-4%硝酸酒精侵蚀步骤（3）磨削抛光后的金相试样检测面，然后用酒精冲洗吹干；（5）按照gb/t6394-2017图谱比对评定珠光体/珠光团的晶粒，作为其奥氏体晶粒度级别。
11.本发明步骤（2）所述奥氏体化温度为860
±
10℃，保温时间为1-1.5h。
12.本发明步骤（3）的去除氧化层的具体操作为：将金相试样检测面铣下3mm以上，以充分去除氧化层。
13.本发明步骤（4）中使用2-4%硝酸酒精侵蚀金相试样检测面的时间为5-10秒。
14.相较于常用的直接淬硬法，本发明提供的晶粒度检测方法，金相试样按照规定的加热温度和保温时间处理后，空气冷却代替原标准规定的水冷或油冷的处理方法；金相试样侵蚀采用2-4%硝酸酒精代替原标准推荐的过饱和苦味酸溶液；金相试样检测时采用图谱比对珠光体（团）晶粒大小的方法代替原标准规定的图谱比对马氏体晶界大小的方法；简单易操作，能够清晰显示38mns6奥氏体晶界。
15.本发明的发明原理在于：将钢加热到奥氏体化温度以上保温一定时间后，钢为完全奥氏体状态，空气中冷却时，珠光体一般沿奥氏体晶界或三晶粒交界处形核，渗碳体分枝往前长大，铁素体协调的在渗碳体枝间形成，从而长成一个珠光体领域，在一个珠光体领域旁边也可产生不同位向的一对渗碳体和铁素体晶核，同样可以形成另一个珠光体领域。一个珠光体领域一般只向其中一个奥氏体晶粒内成长，一般长成冠状珠光体团；当过冷度大时也会在奥氏体晶粒内部形核，此时珠光体产生的两个相从奥氏体内部成长成近似球状的珠光体球团。通过评定珠光体/珠光团的晶粒，即可得到38mns6钢的奥氏体晶粒度级别。
16.采用上述技术方案所产生的有益效果在于：采用本发明方法使38mns6钢的奥氏体晶粒度检测变得简单易行；奥氏体晶粒度检测不再使用苦味酸溶液侵蚀，同时避免侵蚀液配方及侵蚀温度、侵蚀时间对侵蚀效果的影响；直接使用2-4%硝酸酒精溶液，常温下侵蚀5-10秒钟，酒精冲洗吹干即可，侵蚀组织清晰，显示面积大。
附图说明
17.图1为实施例1与对比例1显示的奥氏体晶粒；图2为实施例2与对比例2显示的奥氏体晶粒；图3为实施例3与对比例3显示的奥氏体晶粒；图4为实施例4与对比例4显示的奥氏体晶粒；图5为实施例5与对比例5显示的奥氏体晶粒；图6为实施例6与对比例6显示的奥氏体晶粒；图7为实施例7与对比例7显示的奥氏体晶粒；图8为实施例8与对比例8显示的奥氏体晶粒。
具体实施方式
18.下面结合具体实施例对本发明作进一步详细的说明。
19.取8组不同化学成分的38mns6试样，试样成分见表1，每组取两支，一支采用本发明方法（实施例1-8），另一支使用直接淬硬法进行处理（对比例1-8）；试样尺寸为15mm*15mm*20mm，其中15mm*15mm面为检测面。
20.实施例1-8一种38mns6钢奥氏体晶粒度的检测方法，包括以下步骤：（1）切取金相试样；（2）将金相试样加热到860℃，保温1-1.5h后取出，空冷；（3）将步骤（2）热处理后的金相试样检测面铣下3mm以上，充分去除氧化层，磨削并抛光至2.5微米研磨剂；（4）使用2-4%硝酸酒精侵蚀步骤（3）磨削抛光后的金相试样检测面5-10s，然后用酒精冲洗吹干；（5）按照gb/t6394-2017图谱比对评定珠光体/珠光团的晶粒，作为38mns6钢奥氏体晶粒度级别。
21.对比例1-8一种38mns6钢奥氏体晶粒度的检测方法，步骤如下：（1）切取金相试样；（2）将金相试样加热到860℃，保温1h后取出，水冷，230℃
±
10℃保温15min；（3）将步骤（2）热处理后的金相试样检测面铣下3mm以上，充分去除氧化层，磨削并抛光至2.5微米研磨剂；（4）使用过饱和苦味酸溶液 适量白猫洗洁精侵蚀步骤（3）磨削抛光后的金相试样检测面3-5min，擦洗检测面吹干；（5）按照gb/t6394-2017图谱比较法评定奥氏体晶粒度级别。
22.各实施例和对比例的热处理制度、侵蚀剂以及奥氏体晶粒度检测结果见表2。
23.表1 实施例和对比例所用试样的化学成分（%）表2 各实施例和对比例的热处理制度、侵蚀剂及奥氏体晶粒度检测结果
由表2可知，采用本发明方法检测的奥氏体晶粒度级别与直接淬硬法一致。本发明方法不需要使用苦味酸溶液侵蚀，直接使用2-4%硝酸酒精溶液，常温下侵蚀5-10秒钟，酒精冲洗吹干即可，侵蚀组织清晰，显示面积大，如图1-8所示。