[发明专利]一种高碳钢盘条奥氏体晶粒尺寸测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种晶粒尺寸的测量方法，具体涉及一种高碳钢盘条奥氏体晶粒尺寸的测量方法。

背景技术

高碳钢在热轧状态下一般为珠光体组织，奥氏体晶粒尺寸难以直接测量。普通的直接腐蚀法，网状铁素体法等都不适用于高碳钢的奥氏体晶粒测量。随碳含量的增加，用腐蚀法显示晶界的难度也随之增大。尤其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。

目前对于高碳钢盘条的奥氏体晶粒度检测主要有氧化法与直接淬硬法两种方法。

金属的化学活性在其晶界和晶内是不同的，晶界上的金属具有较大的活性，容易氧化，当试样加热时，晶界处的金属优先氧化，晶界上氧化物比晶粒内部的氧化物厚，经适当的研磨、抛光后，仅晶界存有氧化物。氧化法就是利用此原理来显示晶粒，以确定奥氏体晶粒度。但是对于高碳钢（C>0.6%）来说，氧化后在样品表面极易脱碳，形成铁素体层，此铁素体层对样品的晶粒度测量影响很大。磨深磨浅均不能显示晶界，过浅会残余铁素体层，过深腐蚀后只能看到基体，晶界不清晰。如果将试样倾斜一定角度磨抛，倾斜角度难以掌握，且腐蚀后能显示晶粒的区域仅为适当深度的很窄的一小片区域。易脱碳的钢种，如高碳钢中的Si含量比较高时，会加速热处理过程的脱碳，使得脱碳层变厚。铁素体层越厚，盘条晶界上残余的氧化物越少，对于高Si高碳钢，使用氧化法测量奥氏体晶粒度极其困难。

直接淬硬法是将样品加热淬火得到完全的马氏体，将样品进行磨抛后采用苦味酸溶液进行侵蚀。此方法效果并不理想，虽然有很多人提出加入各种缓蚀剂的方法，但对高碳钢来说，仍然难以得到清晰的奥氏体晶界。同时此方法稳定性很差，苦味酸溶液浓度及温度等参数难以掌握，每种材料需要重复多次才能得到较为理想的结果。同时文献显示使用苦味酸腐蚀奥氏体晶界，其能否得到清晰的晶界还与钢中的磷含量存在一定关系，当钢中的磷含量小于0.01%时，奥氏体晶界就很难腐蚀出来。此外，苦味酸有毒，接触皮肤后容易造成慢性中毒，不适宜长期大规模检测使用。

发明内容

本发明所要解决的问题是克服现有方法的不足，找到一种适合高碳钢盘条的制样简单，无需腐蚀，检测结果准确，成功率很高的奥氏体晶粒测量方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

（1）试样制备：取一段长10～30cm盘条，沿垂直于盘条长度方向横切至少1道缺口；然后将盘条放入加热炉加热至860℃～1300℃，保温5～120分钟，使之完全奥氏体化，随后将盘条放入冷水中淬火，干燥之后将缺口试样沿缺口处打断；

（2）晶粒尺寸测量：使用扫描电镜对断口进行拍照，沿晶界直接测量晶粒的尺寸。

进一步讲，所述的缺口深度为直径的1/5～1/3。

更进一步讲，保证样品的快速冷却，冷水水温控制在30℃以下。

同现有技术相比，本发明的有益效果至少在于：

采用本发明所述方法，可以清晰地显现原奥氏体晶粒的立体形貌，且无需腐蚀，制样简单，成功率高，可以准确测定高碳钢盘条奥氏体晶粒尺寸,此方法可对0～14级晶粒进行评级。

附图说明：

图1：为实施例中SWRH82B的原奥氏体晶粒形貌；

图2：为实施例中SWRS92B的原奥氏体晶粒形貌。

实施例：

以直径13mm的SWRH82B与SWRS92B盘条为例，二者的化学成分如表1所示。分别从上述两种盘条上截取10cm长的盘条，然后使用金相切割机分别在两段盘条上切出3道深度约3～4mm的缺口，随后将两段盘条放入加热炉中加热至930℃，在加热10min后迅速将两段盘条放入30℃以下的冷水中，并不断搅拌，直至盘条完全冷却；然后将盘条用吹风机吹干，随后使用榔头沿着缺口将盘条敲断。将盘条的断口在扫描电镜下观察拍照，照片分别如图1与图2所示，最后使用扫描电镜上的测量工具对晶粒尺寸进行测量，二者的平均晶粒尺寸分别为35.2μm与11.0μm。

表1实施例化学成分(wt%)

为了比较本发明方法与直接淬硬法测量结果的差异，将上述两种盘条依据GB/T6394中直接淬硬法的热处理条件，将盘条在860℃保温1h后淬火，然后对采用本发明方法与苦味酸腐蚀得到的晶粒通过截点法进行测量并对晶粒度评级。晶粒度检测结果如表2所示。可见本发明方法在同等条件下测得的奥氏体晶粒度与采用直接淬硬法用苦味酸腐蚀得到的晶粒度相当，偏差在0.5级之内。

表2盘条奥氏体晶粒检测结果