[發明專利]一種回火馬氏體鋼碳化物彩色金相的顯示方法及其專用的電熱金相顯色裝置

有效

• 申請號: 201110315926.6
• 申請日: 2011-10-18
• 公開（公告）號: CN102364323A
• 公開（公告）日: 2012-02-29
• 發明（設計）人: 鐘萬里;王偉;李正剛
• 申請（專利權）人: 廣東電網公司電力科學研究院;武漢大學
• 主分類號: G01N1/31
• 分類號: G01N1/31;G01N1/44;G01N1/32
• 代理公司: 廣州知友專利商標代理有限公司 44104
• 代理人: 周克佑;馬赟齋

技術領域

本發明涉及一種鋼碳化物的彩色金相的顯示方法，屬于金相樣品制備技術領域，尤其涉及一種回火馬氏體鋼碳化物彩色金相的顯示方法。本發明還涉及了該方法專用的電熱金相顯色裝置。

背景技術

電站高溫金屬部件高溫長期運行后，這些部件的金屬材料都會發生顯微組織的不斷老化和宏觀性能的逐漸劣化，因而及時準確判斷金屬材料在高溫長時作用下顯微組織老化損傷程度，對了解并掌握高溫金屬部件的質量狀況，減少運行過程中材料老化而引起的各類事故，以及提高高溫金屬部件安全運行的可靠性具有重要的理論價值與實際意義。目前，對回火馬氏體鋼這類非珠光體鋼的組織老化檢驗與評定，主要依據電力行業推薦標準?DL/T?884-2004《火電廠金屬檢驗與評定技術導則》有關非珠光體鋼的組織老化評定方法及非珠光體鋼老化組織特征來綜合考慮晶內和晶界碳化物變化來評定。

T91鋼（中國牌號10Cr9Mo1VNbN，美國ASME?SA-213?T91）以其優異的綜合性能，成為高Cr電站鍋爐管用耐熱鋼的代表鋼種。1995年該鋼種就列入中國GB5310《高壓鍋爐用無縫鋼管》標準，成為我國發展超臨界發電機組的必選鋼種，用于亞臨界、超臨界電站鍋爐過熱器（壁溫≤625℃）、再熱器鋼管以及高溫機箱和主蒸汽管道（壁溫≤600℃）。T91鋼的最終熱處理為正火加高溫回火，這類鋼含有大量的合金元素，在正火之后的高溫回火中并不發生再結晶而形成鐵素體基體，而是以高溫回復的板條碎化和亞穩態位錯網的形成來釋放馬氏體相變時的形變儲存能。T91鋼的典型組織為回火板條馬氏體組織，由馬氏體板條、高密度的位錯和彌散分布的碳氮化物所組成。T91鋼中析出沉淀物主要由位于馬氏體板條界和原奧氏體晶界的M₂₃C₆（M主要是Cr）型碳化物與彌散分布于板條基體的MX型Nb/V碳氮化物組成。

以T91鋼為代表的回火馬氏體耐熱鋼原始組織狀態為回火馬氏體，金相組織比以往的珠光體耐熱鋼更細小和復雜，長期高溫使用過程中，會出現高溫老化，T91鋼中的回火馬氏體組織發生回復，碳化物顆粒析出發生粗化長大并有晶界聚集長大的傾向，但碳化物析出于原奧氏體晶界或板條界，析出碳化物細小，其中尺寸較大的M₂₃C₆碳化物一般在200～300nm，而MX型碳氮化物的尺寸更小，只有幾十納米，即使發生碳化物的聚集長大，組織老化、粗化后的析出相依然細小。從DL/T?884附錄B（規范性附錄）的T91鋼組織老化評定級別圖?(圖5a~5d)不難看出，《火電廠金屬檢驗與評定技術導則》所采用的方法不能有效地表現出回火馬氏體鋼微觀組織，尤其是碳化物顆粒的細節，主要問題是回火馬氏體鋼微觀組織以及碳化物顆粒比珠光體鋼的組織更細小，傳統金相顯微組織中碳化物的顯示是依靠浸蝕法顯示兩相之間的相界，浸蝕法顯示組織時浸蝕過淺則不易顯示相邊界，浸蝕過深又容易造成細小相的脫落或相邊界模糊，因此，回火馬氏體鋼傳統方法制備的顯微組織中碳化物相邊界不清晰，碳化物與基體組織間的的襯度太低使得碳化物的鑒別能力有限。

回火馬氏體鋼傳統金相顯微組織的顯示是依靠浸蝕法，其原理是利用各種組織受浸蝕程度的不同顯示成不同的灰度，這種黑白襯度是一種單變量的襯度，往往不夠明顯，對于那些反光能力只有細微差別的顯微組織，在灰度微弱變化的金相上難以區分，甚至被掩蓋。而顏色襯度是亮度、色調和顏色飽和度的三變量的襯度。因此通過顏色襯度，對不同的物體具有更高的鑒別能力。熱染法是把制備好的鋼鐵樣品放在氧化氣氛下加熱，使金屬表面生成一層干涉氧化膜。其中，氧化速率對成分差別和晶體學位向很敏感，因而試樣中不同相由于氧化速率差別而在試樣表面沉積了不同厚度的氧化膜，在顯微鏡照明條件下，可觀察到許多不同的著色相。利用光的薄膜干涉效應，使金屬及合金的顯微組織呈現出不同的顏色，從而通過色彩去識別顯微組織的方法稱為彩色金相。彩色金相能使黑白金相中一些不易顯示的相和組織細節充分顯示出來，彩色金相不僅鮮艷、襯度和清晰度高，而且彌補了黑白金相的不足。