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
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课题名称：提高含B钢奥氏体晶粒显示效果

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
三、现状调查
7 Q" j3 |* v2 K& u% v2 j/ C0 {（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％。
4 \8 T( ]: g5 g（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％。
四、活动目标
, W8 U6 k" p, U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％。
! w( u, v. S# A# b9 ?
$ R1 q! U! J+ d& D4 C: P
7 y& f. f: k- Z8 e" x

五、原因分析：
8 f, P; }1 G: J) s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：
; Q- s, f7 K: P. e5 B% p! {6 p


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7 l' W0 Q5 Q$ N5 v/ f. {) u$ p
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7 P8 B9 _  J; A2 _3 }
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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
; g3 f6 Q$ _! y* @* O2 J1        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
2        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
4        淬火冷速不够快        淬火组织中混有较多的贝氏体        是
5        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

8 o0 D1 H8 B; `( q4 i7 w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）
; K, d& ?5 t" c5 K) e表3 对策措施表
序号        主要原因        对策        措施        目标
1 G2 g. f+ h4 t6 S8 k1        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
! k2 k4 s, G5 |5 C2        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
: D8 M# r9 C0 v2 r* a: H. I# g3        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
7 k( s  c: `" H: A: q, |/ n/ S4        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：
+ K2 x" X0 {* m" |7 h8 J  l/ V实施1：提高淬火温度
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。
实施2：配置淬火烈度大的介质
8 o! ?$ [- Q+ h- I7 u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。
实施3：配置合适的腐蚀剂
2 p. m" G5 Q; |+ T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。

7 R- ~: Q/ w6 I; r6 q      
: J9 R! M6 `  W) F图3                         图4
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。
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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