[发明专利]钢的宏观组织与缺陷腐蚀试剂及检测方法

说明书

技术领域

本发明属于金属组织检测技术领域，具体涉及一种钢的宏观组织与缺陷腐蚀试剂及检测方法。

背景技术

我国当前的能源电力、冶金机械、石油化工、船舶工程等重大技术装备和重大工程建设均迫切需要配套优质大型铸锻件，大型铸锻件行业是我国成为工业强国不可或缺的战略性产业。传统铸锻件制造工艺依赖经验，铸锻件成形难、缺陷预防难、性能控制难，而大型铸锻件宏观组织与缺陷的表征是研究和优化铸、锻工艺的主要依据，如劳氏等九家船级社对大型船舶的船用曲轴流线均要求检验。

现有的宏观组织与缺陷检测主要是依据GB226标准，该标准中给出两种试验方法：一种是用热酸浸蚀法，这需要将试样浸在酸液中加热到60℃～75℃，浸蚀5～15分钟，试样表面的粗糙度不大于Ra1.6μm；另一种是冷酸浸蚀法，这种方法虽然不需要加热，但是对试样表面光洁度要求较高，粗糙度不大于Ra0.8μm，表面不得有油污和加工伤痕。

但是，大型铸锻件的试样尺寸超大，一般尺寸均在1.0m×1.0m×0.8m以上，这么大截面的试样如果用热酸浸蚀，需要热酸槽的尺寸在2.0m×2.0m×1.6m，酸液用量大，酸烟对环境产生严重的污染，并且加热装置、吊装设备和试验场地等成本非常高。同时，由于试样实验面尺寸较大，没有适宜的设备加工试样表面，导致表面光洁度很难达到现有GB226标准要求。目前能较快的对试样表面进行加工的方式是：实验面铣刀加工后，粗糙度不高于Ra3.2μm；而这样的加工粗糙度，现有的标准冷酸浸蚀法无法将宏观组织浸蚀出来；并且试样表面经手工打磨后，虽然局部区域的光洁度提高了，但凸凹不平的表面导致表面均匀性差，而且表面的平整性下降，并伴有原始的机械加工痕迹；因此，大型铸锻件很难做成光洁度和平整度较好的金相样品，无法满足现有检测方法的要求。

综上所述，现有的热酸浸蚀法酸液用量大、环境污染严重，并且设备成本和场地成本非常高，不能适用于大型铸锻件的宏观组织与缺陷检测；而大型铸锻件的表面加工困难，表面光洁度和平整性差，也不能适用现有的冷酸浸蚀法。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种钢的宏观组织与缺陷腐蚀试剂及检测方法，无需进行热浸蚀，能够将钢锭的冶金缺陷和显微组织显示清晰，而且对试样表面光洁度和平整度要求较低。

本发明公开了一种钢的宏观组织与缺陷腐蚀试剂，所述腐蚀试剂按使用顺序分为三个子试剂；第一个子试剂的组成成分及重量百分比为：H₂SO₄5%～10%，HNO₃20%～25%，H₂O65%～75%；第二个子试剂的组成成分及重量百分比为：HNO₃25%～35%，H₂O65%～75%；第三个子试剂的组成成分及重量百分比为：HNO₃3%～5%，H₂O95%～97%。

进一步，所述第一个子试剂优选的组成成分及重量百分比为：H₂SO₄7%，HNO₃20%，H₂O73%；所述第二个子试剂优选的组成成分及重量百分比为：HNO₃30%，H₂O70%；所述第三个子试剂优选的组成成分及重量百分比为：HNO₃5%，H₂O95%。

本发明中，第一个子试剂的作用是腐蚀出流线、枝晶凝固组织等；第二个子试剂的作用是腐蚀出晶粒的形貌；第三个子试剂的作用是对腐蚀受检面进行均匀化处理。

本发明还公开了使用所述腐蚀试剂进行钢的宏观组织与缺陷的检测方法，包括以下步骤：

1）对经过机械加工后的试样表面进行前处理；

2）将所述第一个子试剂浇蚀在试样表面上腐蚀20～30分钟，然后清洗试样表面；

3）再将所述第二个子试剂浇蚀在试样表面上腐蚀10～20分钟，然后清洗试样表面；

4）再将所述第三个子试剂浇蚀在试样表面上腐蚀3～5分钟，然后依次清洗和吹干试样表面；

5）采用扫描仪对试样表面扫描成像，将经扫描成像获得的图片进行图像处理。

进一步，步骤1）中，所述前处理包括打磨去除试样表面的加工痕迹和清除表面油污。