低合金钢奥氏体晶粒度显示方法的研究
第36卷第5期2008年10月Vol .36No .5Oct 2008
金属材料与冶金工程
METAL MATERIALS AND METALLURGY ENGINEERING
摘
要：介绍了显示低合金钢奥氏体晶粒的行之有效的方法-直接淬火法，即首先进行淬火，然后采用
适当的回火等热处理工艺；再配制合适的显示剂，便能清晰显示奥氏体晶粒大小。
关键词：低合金钢；奥氏体；晶粒度中图分类号：TG 142.33
文献标识码：A
文章编号：1005-6084（2008）05-0008-03
Research of Display Means for Austenite Crystalline
Grain Degree in the Low Alloy Steel
GUO Ze -yao
（Xiangtan Iron &Steel Group Co.Ltd.，Xiangtan
411101，China ）
ABSTRACT ：This article introduces the effective means of displaying austenite crystalline grain degree in law alloy steel -direct quenching method.In immediate after quenching adopts proper tempering and so on heat treatment technique ，afterwards makes up again appropriate displaying reagent ，that austenite crystalline grain size can be clearly displayed.KEY WORDS ：low alloy steel ；austenite ；crystalline grain degree
收稿日期：2008-06-28
作者简介：郭泽尧（1965-）男，高级工程师，主要从事金相检测技术工作。
低合金钢奥氏体晶粒度显示方法的研究
郭泽尧
（湘潭钢铁集团有限公司，湖南
湘潭
411101）
将钢加热至A C 3以上，以获得完全奥氏体组织的过程称为奥氏体化。在加热转变中，新形成的并刚好相互接触的奥氏体晶粒称为奥氏体起始晶粒，其大小称为起始晶粒度。奥氏体起始晶粒一般都很细小，但随着温度的升高，保温时间的延长，奥氏体晶粒便不断长大，长至刚开始冷却时的奥氏体晶粒称为实际晶粒，其大小称为实际晶粒度，奥氏体的实际晶粒大小对钢的组织与性能有很大影响。如果奥氏体晶粒均匀而细小，则冷却后，相变产物的组织也均匀、细小，钢的强度、塑性、韧性表现出更加优异的匹配特征；反之，相变后的金相组织则粗大，且分布也不均匀，钢的强度、塑性、
韧性均较低。因此，加热时都希望得到均匀而又细小的奥氏体晶粒［1］。
晶粒度是晶粒大小的量度。通常使用长度、面积或体积等不同表示法来评定或测定晶粒的大小。“晶粒”是指晶界范围内整个区域。在有孪晶材料中，每个晶粒和它内部的孪晶带应视为一个晶粒。
晶粒度的测定方法有：比较法、面积法和截点法，其中包括完全或主要由相组成的金属平均晶粒度的测定方法和表示原则。同时，这些方法也适用于与标准评级图中形貌相似的任何组织。测定等轴晶粒的晶粒度，使用比较法最简便。其精确度可达到生产检验要求。如要
求更高的精确度，则使用面积法和截点法。非等轴的晶粒不能使用比较法［2］。
测定奥氏体晶粒度亦同样可采用上述方法，但关键是如何显示钢的奥氏体晶粒大小，显示方法主要有：渗碳法、网状铁素体法、氧化法、腐蚀氧化法、网状渗碳法、网状珠光体（托氏体）法、直接侵蚀法、直接淬火法等［3］，其中直接淬火法应用较广，但关键是要找到较合适的热处理工艺和腐蚀剂，以清晰显示出奥氏体晶粒的晶界。
1试验材料及设备
试验材料为某钢厂生产的低合金钢板，其化学成分见表1。试验设备包括热处理炉和金相图像分析仪等。热处理炉有淬火炉、回火炉，其型号分别为SX-12-11、KXW-4D-11箱式电阻加热炉，温度控制器为KSW-40-11；金相图像分析仪为ZEISS Axioplan2imaging。
2试验方法
所生产的低合金钢板为25mm，轧后采用控制冷却。轧后显微组织为铁素体与珠光体，实际晶粒度为9级左右。
首先将试样进行热处理，再配制适当的浸蚀剂，而后在金相图像分析仪上进行观察与比对，以此来评定奥氏体晶粒的大小。
2.1热处理工艺
国家相关标准［3］规定，对碳含量≤0.35%的钢样置于900±10℃加热，保温1h时，为提高显示晶界的清晰度，可在低温或高温中加热1h，再用合适的浸蚀剂腐蚀。对于湘钢生产的船板，参照国家相关标准特制定了三套热处理工艺，以保证船板试样用完全淬透的冷却速度进行淬火，从而获得马氏体组织。经磨制和适当侵蚀后，即可显示出完全淬硬为马氏体的原奥氏体晶粒形貌。2.1.1工艺一
淬火加热温度900℃，保温时间0.5h，油中冷却，未淬透。金相组织情况见图1。从图1可以看出，其组织为贝氏体、珠光体与铁素体。
2.1.2工艺二
淬火加热温度900℃，保温0.5h后，水中冷却，未淬透，金相组织情况见图2。从图2可以看出，其组织为马氏体、贝氏体和铁素体。
2.1.3工艺三
淬火加热温度920℃，保温0.5h后，冰水中冷却，基本上淬透，金相组织情况见图3。从图3可以看出，其组织绝大部分为马氏体与少量铁素体。根据热处理试验结果，最后采用热处理工艺三，即淬火加热温度920℃，保温0.5h 后，冰水中冷却。
图13%硝酸酒精溶液腐蚀×500
图23%硝酸酒精溶液腐蚀×500
图33%硝酸酒精溶液腐蚀×500
表1低合金钢板的化学成分（%）
C ≤0.18
Si
≤0.5
Mn
0.90～1.60
P
≤0.035
S
≤
0.035
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2008年第5期郭泽尧：低合金钢奥氏体晶粒度显示方法的研究
另外，为提高显示奥氏体晶界的清晰度，腐蚀前试样可在230±10℃下回火1h ，以增加奥氏体晶界的清晰度（见图5）。
3结论
（1）为了掌握高温状态下奥氏体晶粒度长大趋势及对轧后（控制）冷却钢材力学性能的影响，
有必要对奥氏体晶粒的大小进行显示与评定，直接淬火法是显示奥氏体晶粒最常用的方法之一。
（2）采用直接淬火法来显示奥氏体晶粒，一定要设法保证试样完全淬透，即全部得到马氏体组织，再配制合适的显示剂，才能较清晰地显示奥氏体晶粒。
（3）为提高显示奥氏体晶界的清晰度，腐蚀前，试样在230±10℃下或更高温度下回火
1h ，可增加显示奥氏体晶界的清晰度。
参考文献：
［1］刘云旭.金属热处理原理［M ］.北京：机械工业出
版社，1981.［2］曾文涛，栾
燕，等.金属平均晶粒度测定法
［M ］.北京：中国标准出版社，2002.
［3］唐汝钧，孟锡明，等.机械工程材料测试手册
［M ］.沈阳：辽宁科学技术出版社，1999.
2.2浸蚀剂的试验
在保证淬透的前提下，接下来进行浸蚀剂
的试验，即如何选择较理想的浸蚀剂，使经淬火后的钢晶粒能完全清晰显示出来。显示钢的奥氏体晶粒有多种方法，根据实际情况，本研究采用饱和苦味酸溶液+洗涤剂。
洗涤剂的加入量从3滴开始试验，经磨抛、
浸蚀、预观再用金相图像分析仪照相，见图4a 。结果表明，奥氏体晶粒没有显示出来。用同样的方法继续进行试验，采用4、5滴、…10滴及以上多次反复试验，结果见图4b 、c 、d 、e 、f 。从图4可以看出：当饱和苦味酸溶液中加入10滴左右的洗涤剂时，所显示的奥氏体晶界较清晰（见图4f ）。
图4饱和苦味酸加不同滴数洗涤剂的奥氏体晶粒形貌×100
a -加3滴；
b -加4滴；
c -加5滴；
d -加6滴；
e -加7滴；
f -加10
滴左右
图5
饱和苦味酸加十滴洗涤剂
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