[發明專利]一種同時顯示軸承鋼奧氏體晶界和晶內馬氏體的方法

有效

• 申請號: 201410482905.7
• 申請日: 2014-09-19
• 公開（公告）號: CN104236993A
• 公開（公告）日: 2014-12-24
• 發明（設計）人: 劉雅政;張丹;周樂育;張朝磊;黃超
• 申請（專利權）人: 北京科技大學
• 主分類號: G01N1/44
• 分類號: G01N1/44;G01N1/32
• 代理公司: 北京市廣友專利事務所有限責任公司 11237
• 代理人: 張仲波

技術領域

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

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。

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GCr15SiMn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

本發明涉及一種利用網狀碳化物顯示GCr15SiMn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GCr15SiMn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。

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GCr15SiMn鋼原奧氏體晶界的顯示處理，具體技術步驟如下：

(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℃，保溫時間為5～20min；緩冷冷速為0.1～0.5℃/s，緩冷到690～730℃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。

步驟(1)中，所述鋼材尺寸為邊長為10～20mm的方塊樣。

步驟(2)中所用浸蝕液質量比為：酒精：硝酸＝1:50。

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。

本發明是針對GCr15SiMn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。

附圖說明

圖1：試樣尺寸為10mm×10mm×10mm的GCr15SiMn鋼加熱溫度為1000℃，保溫15min，然后以0.5℃/s冷卻到690℃，水淬后的晶粒度照片。

圖2：試樣尺寸為15mm×15mm×15mm的GCr15SiMn鋼加熱溫度為1000℃，保溫15min，然后以0.5℃/s冷卻到710℃，水淬后的晶粒度照片。