提高含B钢奥氏体晶粒显示效果

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提高含B钢奥氏体晶粒显示效果

课题名称：提高含B钢奥氏体晶粒显示效果
4 K( p, n" i; b
二、选题理由
通常奥氏体晶粒的显示方法有渗碳法、氧化法，这两种方法各有特点，但都有一个共同的缺陷，就是不能使检验面完全显示为奥氏体晶粒。如图1（渗碳法试样表层的奥氏体晶粒形貌），图2（氧化法试样表面含有氧化铁皮的奥氏体晶粒形貌）。对于没有混晶出现的情况，上述二法可满足检验要求，但对于观察奥氏体晶粒异常长大的情况，上述两种方法就有些难以满足要求了。为此我们需要找到一种制样过程尽量简单，腐蚀后样品表面可观测区域更大的方法——直接淬火法来显示含B钢的奥氏体晶粒。之所以选含B钢，是因为在以往的试验中发现含B钢多有晶粒长大情况，且腐蚀效果不理想。
   
图1                                      图2
& z  k. _; F, ~三、现状调查
（1）渗碳法显示奥氏体晶粒可观察区域小，纵向深度只能显示3～4层晶粒，且背景杂乱不利于观测晶粒，不能用来显示有晶粒长大的情况，且渗碳法工艺周期长（14h），占用资源大。氧化法显示奥氏体晶粒只限于表层极薄的一层，制样难度大，试样表面经常伴有没有磨掉的表面氧化层，使有效显示面积减少，经测定有效显示面积最多为50％。
1 i8 p; U9 J' S  S# x1 O+ P, E（2）以16CrMnBH为例尝试采用新方法共检验奥氏体晶粒度炉数13炉，晶粒度试验样共65支。制样合格达到可观测程度试样22支，试验成功率约为33％。
( o5 j: {5 X& Y9 ]/ |四、活动目标
熟练应用新的显示奥氏体晶粒的办法，使奥氏体晶界清晰显示区域比率达到90％以上，使制样成功率达100％。
2 p: S1 c& L7 O2 m, Q


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3 |! f. d+ ?2 [+ |, \  @五、原因分析：
! C  y0 W) O% q* L: s1 P, O' h( P根据最初应用直接淬火法制备16CrMnBH的失败例子，小组成员从人、法、环、物四个方面进行失败分析，共分出末端原因6条。见下图：
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六、要因确认
对影响奥氏体晶粒显示原因进行要因确认（见表2）
表2  要因确认表
序号        原因        分析确认        结论
7 B* @9 b" d9 f; p3 t1        B在钢中的作用        同等热处理条件下对刚才组织起主要作用的是碳元素，B起增大淬透性作用。        否
% ]4 N  U% `2 O- M+ o2        缺乏合适腐蚀剂        腐蚀剂的选择腐蚀作用很关键        是
3        试样热处理温度低        组织中出现铁素体，不能完全展示奥氏体晶粒形貌        是
) `$ `3 D7 v2 Y+ C4 e3 e8 ^1 u4        淬火冷速不够快        淬火组织中混有较多的贝氏体        是
6 h* u8 Z5 ?( E8 k5        环境温度低        降低腐蚀剂的浓度和活度        否
6        人员对各个环节的熟练掌握不同        腐蚀程度的深浅直接影响晶粒大小的评定        是
5 X3 Z, {+ H* ]% S$ |/ U
# |, X" p, O; \1 }9 ]七、制定对策
表2中共有4条原因是影响奥氏体晶粒显示的主要原因，小组通过分析、讨论，制定了相应对策（见表3）
- x8 c9 _$ g$ N; X表3 对策措施表
7 U$ d+ |8 a4 L  E  C序号        主要原因        对策        措施        目标
7 w5 U, N% z# N+ O# C1        试样热处理温度低        提高淬火温度        提高温度于观测组织结合        使淬火组织完全奥氏体化
/ L1 B7 ^. e4 j( \* V  T3 T2        淬火冷速不够快        配制淬火烈度大的介质        配置淬火介质盐溶液        使淬火更充分
3        缺乏合适的腐蚀剂        配置合适腐蚀剂        饱和苦味酸配以抑止剂        腐蚀后内部组织不显现，晶界清晰显示
4        人员对腐蚀程度把握不准        多练习，多总结        人人参与，互相交流        准确把握腐蚀火候

八、对策实施：
实施1：提高淬火温度
6 Y& d9 c: [* m从以往所做的奥氏体晶粒试样中我们注意到，有些样子腐蚀后组织显得的很混乱，经硝酸酒精腐蚀后发现试样中还存有大量的未溶铁素体，如图3。这就说明试样在热处理时没有完全奥氏体化。为此我们将几个炉次的钢（16CrMnBH）热处理温度每次提高10度做了几批实验，结果表明当淬火温度在原基础上提高30度，便可将所有的试样完全奥氏体化。
% [7 G: b7 y$ i! O% T5 p( R: m实施2：配置淬火烈度大的介质
% V" \; V' I$ y' u/ {. A! k% U, t直接淬火法要求组织全部淬成马氏体，当淬火能力不足时，便容易出现一些非马氏体组织，会造成晶粒细化的假相，严重干扰晶粒的评。16CrMnBH中由于B元素的影响淬火冷速不够会容易生成一部分贝氏体，见图4。为增大冷速我们特配置10％的盐水溶液，经多次实验采用盐水溶液做冷却介质后，试样都能淬成马氏体。为直接淬火法提供了合乎要求样子。
# n* [; {/ Z8 u; `# i: s3 L实施3：配置合适的腐蚀剂
. z) i# ^4 T; ]4 D4 r7 I  V" a直接淬火法采用饱和苦味酸溶液加适量抑止剂为腐蚀剂，如果抑止剂加入量不当则会把晶粒内部的组织也会腐蚀出来。首先配置饱和苦味酸溶液，将粉末状苦味酸直接放入水中，用酒精灯对其加热，当溶液上方出现水雾并且仍有少量的粉末苦味酸不能溶解时，此时溶液达到饱和。这时可以按照苦味酸饱和液溶液与抑止剂体积比约为10：3的比例加入抑止剂，腐蚀液便配置成功。我们采用白猫牌洗涤剂做抑止剂。
# b4 F! f5 l( V1 a0 Q5 c9 i6 O& R
      
$ D  E0 F% m  c) L7 a& B9 X5 p图3                         图4
0 j, T& R4 D9 e8 o% v/ u. c& U实施4：多练习，多总结
直接淬火法腐蚀试样时采用热蚀法，就是将腐蚀液加热，既能保证腐蚀液的饱和度，又能提高溶液的活度，可使腐蚀时间大大缩短。使试样一直保持受侵蚀状态，直到受腐蚀面上面均匀覆盖一层类似浅灰色覆盖物时，试样腐蚀达到理想状态。我们在大量的实践中不断积累经验，互相交流心得，现在我组人员已能全部独立操作。
: F+ _" m! B+ u0 A九、效果检查
自成功应用直接淬火法显示奥氏体晶粒以来，我们陆续又运用这种方法检验了8炉16CrMnBH的奥氏体晶粒度试样。每只试样的腐蚀面均完全清晰显露出奥氏体晶界，从而制样成功率达到100％

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