[发明专利]一种高合金超纯超高强度钢金相腐蚀剂及腐蚀方法

说明书

本发明公开了一种高合金超纯超高强度钢金相腐蚀剂及腐蚀方法，通过常用的化学制品蒸馏水、双氧水、草酸饱和溶液、亚硫酸氢钠，进行简单配比，对试样腐蚀适当时间后，在抛光机上快速轻抛处理，清晰显示出M54超纯超高强度高合金二次硬化钢奥氏体晶界。本发明的有益效果：操作简单、腐蚀时间可控、奥氏体晶界显示清晰，可以完全替代“饱和苦味酸+适量洗涤剂”传统的腐蚀剂及方法；极大地提高了实际生产检验效率，能够准确对M54超纯高合金二次硬化钢奥氏体晶粒度进行评级，对实际生产及工程化研究具有重要意义。

技术领域

本发明属于奥氏体晶粒度腐蚀剂及操作方法，具体涉及一种高合金超纯超高强度钢金相腐蚀剂及腐蚀方法。

背景技术

采用“真空感应+真空自耗重熔”冶炼高合金超纯超高强度钢，化学成分质量百分含量(％)为碳：0.28～0.32、锰不大于0.10、硅不大于0.10、硫不大于0.001、磷不大于0.006、铬：0.70～1.30、镍：9.50～10.50、钴：6.60～7.40、钼：1.80～2.20、钒：0.04～0.16、钨：1.10～1.50、钛不大于0.045、铝不大于0.01、[O]不大于0.0015、[N]不大于0.0015、[H]不大于0.0001，其余为铁，简称为M54钢。M54钢具有优异的强韧性匹配度，其中Co-Ni-Cr-Mo系列二次硬化超高强度钢工程化研究得到了国内外学者广泛关注，经正火+淬火+回火处理后，强韧性达最佳匹配度(见表1)，现已广泛应

表1

用于航空领域关键承力部件。M54钢是由美国QuesTeK公司在AerMet100基础上新研发的含钨较低成本高合金二次硬化超高强度钢，相比AerMet100钢，提高了碳含量、降低了一半的钴含量、添加钨1.3％。采用“原材料提纯(EAF+LF+VD+MC)+VIM+VAR”熔炼工艺，使得钢中[S]+[P]+[O]+[N]+[H]质量百分含量总和小于50×10^-6，此外锰+硅+铝+钛质量百分含量总和小于450×10^-6，晶界附近富集的杂质元素较少，钢的纯洁度较高导致实际奥氏体晶粒度不易显示，钢的实际奥氏体晶界极细，目前AerMet100钢采用饱和苦味酸溶液+适量洗涤剂腐蚀实际奥氏体晶界，腐蚀时间及腐蚀晶界的显示效果存在不可控现象，并且苦味酸属于易燃易爆有毒化学制品，使用量受控，此外M54钢含有钨元素，钨原子具有较高的熔点及较低的扩散系数，极易偏聚及偏析在位错线或碳化物附近并覆盖部分晶界，导致晶界显示较为困难，采用饱和苦味酸+适量洗涤剂腐蚀更为困难，腐蚀实际奥氏体晶粒度成为超纯高合金二次硬化超高强度钢性能表征的难题，导致该类钢晶粒度与性能的进一步研究受阻，急需一种可操作性和可控性强的腐蚀剂及腐蚀方法替代传统的腐蚀剂(饱和苦味酸溶液+适量洗涤剂)及腐蚀方法。

发明内容

本发明公开了一种高合金超纯超高强度钢金相腐蚀剂及腐蚀方法，通过常用的化学制品及简单配比后，腐蚀适当时间后清晰显示出M54超纯高合金二次硬化钢奥氏体晶界。

发明的具体内容如下：

1.腐蚀剂的配制比例及方法

⑴腐蚀剂成分组成:蒸馏水、双氧水、草酸饱和溶液、亚硫酸氢钠，具体配比：水170ml～200ml、草酸饱和溶液25ml～30ml、双氧水4ml～8ml、亚硫酸氢钠30g～40g；

⑵配比方法：在干燥的烧杯中加入80ml的蒸馏水，用量筒量取28ml草酸饱和溶液加入烧杯，再加入6ml双氧水，充分搅拌后备用；将亚硫酸氢钠36g放入干燥的烧杯中，用量筒加入110ml蒸馏水，充分溶解后备用。

2.金相试样制备和腐蚀操作步骤

⑴在M54钢棒材上切取横向试片，在其半径1/2处取10mm×20mm×10mm的金相试样备用，对金相试样进行完全奥氏体化热处理，保温时间1h后空冷；