含氮不锈轴承钢原始奥氏体晶界显示方法试验

2011-07-25于芸王明杰宋华华焦晶明刘汇河

轴承 2011年9期

于芸，王明杰，宋华华，焦晶明，刘汇河

(洛阳LYC轴承有限公司技术中心，河南洛阳 471039)

含氮不锈轴承钢中均匀分布着氮和碳形成的很小的粒状碳氮化合物，类似于高碳铬轴承钢的球化退火组织，而不出现高碳铬不锈轴承钢中粗大的共晶碳化物和针片状共晶碳化物。原始奥氏体的晶粒度对钢的强度、韧性和疲劳寿命有很大影响。但是由于含氮不锈轴承钢的耐腐蚀性能好，传统高碳铬不锈轴承钢的腐蚀剂不能很好地显示出含氮不锈钢的原始奥氏体晶界，为了更好地研究含氮不锈轴承钢的组织和性能，通过试验找出能够很好显示含氮不锈轴承钢淬、回火后原始奥氏体晶粒度的腐蚀剂和腐蚀方法。

1 试验材料及设备

试样为某钢厂生产的Ф38 mm×10 mm含氮不锈轴承钢棒料，采用真空感应熔炼+真空自耗重熔冶炼，其化学成分见表1。热处理工艺为1 060 ℃淬火，保温50 min，160 ℃×4 h回火。热处理设备包括真空淬火炉、回火炉，型号分别为ZC2-65，130174油炉；金相图像分析仪型号为GX51 OLYMPUS。

表1 含氮不锈轴承钢化学成分(质量分数) %

2 试样的腐蚀与分析

2.1 第1种腐蚀剂

采用9Cr18钢晶粒度的腐蚀剂饱和苦味酸酒精溶液100 mL对试样进行腐蚀。

2.1.1 腐蚀方法及结果

(1)室温下，将磨制好的晶粒度试样(磨面朝上)置于已配好的腐蚀液中，腐蚀时间分别为5，10，20，30和35 min。取出试样先用清水冲洗，再放入酒精中清洗，然后在热风下用棉花擦净试样面。经显微镜观察，5个试样均无晶界显现。

(2)将腐蚀液分别加热到30，40，50，60和70 ℃，将已磨制好的晶粒度试样放入加热后的腐蚀液中腐蚀10～15 min，经显微镜观察，仍然不显示晶界。

2.1.2 分析

试验结果表明，对于9Cr18钢晶粒度的腐蚀剂，无论是延长腐蚀时间和改变腐蚀液温度均不能显示含氮不锈轴承钢的晶界，试样磨面干净光亮，未见腐蚀痕迹，可见含氮不锈轴承钢的耐腐蚀性要远远优于9Cr18钢。

2.2 第2种腐蚀剂

对马氏体不锈钢常用晶粒度的腐蚀剂之一：氢氟酸2 mL，硝酸2 mL，蒸馏水96 mL的成分进行调整，调整后的腐蚀剂成分见表2。

表2 腐蚀剂配方

2.2.1 腐蚀方法及结果

(1)室温下，将磨制好的晶粒度试样(磨面朝上)置于已配好的9种腐蚀液中，腐蚀时间分别为5，10，20，30和35 min。取出试样用清水冲洗后，再放入酒精中清洗，然后在热风下用棉花擦净试样面。经显微镜观察，试样腐蚀时间较短时，隐约地出现晶界，到35 min时，各种腐蚀剂腐蚀的试样晶界局部清晰显示(图1)，但仍未达到评级要求。

图1 第2种腐蚀剂腐蚀后试样的金相组织

(2)将各腐蚀液分别加热到30，40，50，60和 70 ℃，将已磨制好的晶粒度试样放入加热后的腐蚀液中腐蚀5～15 min，经显微镜观察，试样晶界与室温下腐蚀结果相似，均不能完整清晰地显示含氮不锈钢的原始奥氏体晶粒的晶界。可见含氮不锈轴承钢的耐腐蚀性要明显优于马氏体不锈钢。

2.2.2 分析

试验结果表明，对于马氏体不锈钢常用的晶粒度腐蚀剂，即氢氟酸2 mL，硝酸2 mL，蒸馏水96 mL，无论是调整腐蚀剂的成分，延长保温时间，还是提高腐蚀剂的温度，试样晶界都不能完整清晰地显现，不能达到人工和金相分析软件的评级要求。

2.3 第3种腐蚀剂

对马氏体不锈钢常用的晶粒度腐蚀剂之一：高锰酸钾1 g，硫酸2 mL，蒸馏水98 mL成分进行调整，调整后腐蚀剂的成分见表3。

表3 腐蚀剂配方

2.3.1 腐蚀方法及结果

(1)室温下，将磨制好的晶粒度试样(磨面朝上)置于已配好的9种腐蚀液中，腐蚀时间分别为5，10，20，30和35 min。取出试样用清水冲洗后，再放入酒精中清洗，然后在热风下用棉花擦净试样面。经显微镜观察，试样的晶界只能部分显示，不能达到评级的要求。

(2)将配好的腐蚀液加热到30，40，50，60和70 ℃，放入已磨制好的晶粒度试样，热腐蚀5～15 min，试样腐蚀10 min时晶界已开始显示，但比较浅，随着时间的延长，晶界显示越来越明显；温度在30，40和50 ℃时，加热35 min后，晶界只能部分显示，不能进行评级；温度在60 ℃时，加热10～15 min，原始奥氏体晶界能够清晰地显示，如图2所示。而温度为70 ℃时，由于腐蚀剂的腐蚀性能较强，腐蚀后的试样表面发黑，晶界不明显，亦不能达到评级的要求。