一种合金钢热处理方法、合金钢晶界显示方法技术

一种合金钢热处理方法、合金钢晶界显示方法，属于钢材领域。热处理方法包括：通过阶梯保温的方式使合金钢进行等温转变，再进行淬火。在等温转变过程中合金钢在珠光体转变温度区间内的任一温度下保温直至奥氏体晶界析出碳化物、铁素体、珠光体组织中的任意一种。利用晶界析出相与晶内淬火马氏体组织的耐腐蚀性差异使晶界优先被选择腐蚀，进而暴露完整和清晰的晶相结构，以便进行晶粒度测定。

【技术实现步骤摘要】
一种合金钢热处理方法、合金钢晶界显示方法
本专利技术涉及钢材领域，具体而言，涉及一种合金钢热处理方法、合金钢晶界显示方法。
技术介绍
晶粒尺寸是影响钢的性能的主要指标之一，研究晶粒尺寸对于钢的生产过程以及钢产品质量性能控制具有重要意义。而研究晶粒尺寸的前提是晶粒形貌能够充分地显示。目前，已有学者对钢的晶粒显示方法进行探究，通常最为常见的方法有化学试剂浸蚀法。然而现有的处理方法并不是一种通用方法，针对不同的钢需要开放相应不同的处理方法，以避免导致晶界不明显，严重影响晶界的观察，不能达到晶粒尺寸的统计要求。实践中，中碳马氏体/贝氏体型中高合金钢(如1.2738(3Cr2NiMnMo)、4Cr13等)的晶粒度很难腐蚀，要么腐蚀不出，要么晶内与晶界均匀腐蚀，导致晶界辨识度不高、无法评级。有鉴于此，开发一种能够应用于中碳马氏体/贝氏体型中高合金钢的处理方法，以便使其晶粒度更被显示出来而进行检测的方法就显得尤为重要。公开于该
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部分的信息仅仅旨在加深对本专利技术的总体
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的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。
技术实现思路
基于现有技术的不足，本专利技术提供了一种合金钢热处理方法、合金钢晶界显示方法，以部分或全部地改善、甚至解决以上问题。本专利技术是这样实现的：在第一方面，本专利技术实施例的提供了一种合金钢热处理方法。热处理方法用于通过热处理(阶梯淬火)使合金钢的晶界析出第二相。热处理是在常规淬火过程中增加一次等温，从而是第二相析出。其中，阶梯淬火依次进行的等温过程和淬火过程。第二相包括碳化物、铁素体、珠光体组织中的任意一种。由于析出的第二相与合金钢晶体内经过淬火产生的马氏体组织的耐腐蚀性存在差异，从而使晶界可以被优先被选择腐蚀，进而暴露完整和清晰的晶相结构，以使合金钢被腐蚀时显示晶粒度。在其他的一个或多个示例中，第二相的析出是在等温过程中发生的，且等温过程中的温度由合金钢在时间温度转变曲线(TTT曲线)中的鼻温限定。在其他的一个或多个示例中，阶梯保温包括依次进行的第一保温操作和第二保温操作；其中，第一保温操作的温度为合金钢的正常淬火温度，通常亚共析钢钢和共析钢选AC3以上30～50℃，过共析钢选Acm以上30～50℃；其中，第二保温操作的温度在合金钢TTT转变曲线的珠光体转变温度区域±50℃限定的温度之内。在其他的一个或多个示例中，合金钢在第二保温操作的保温时间由珠光体的转变程度限定。优选地，在保温时间内，珠光体刚开始发生转变。在其他的一个或多个示例中，合金钢在第一保温操作的保温时间为30～60min。在其他的一个或多个示例中，火的方式包括油淬、水淬或空淬。在其他的一个或多个示例中，合金钢通过淬火冷却至室温。在第二方面，本专利技术实施例提供了一种合金钢晶界显示方法。合金钢晶界显示方法包括采用如前述的合金钢热处理方法处理合金钢。在其他的一个或多个示例中，在通过合金钢热处理方法处理合金钢之后，还包括使合金钢表面的氧化层被去除。优选地，去除氧化层的方法包括：从合金钢表面向内去除至少2mm厚度的材料。更优选地，去除的方法包括研磨和/或抛光。在其他的一个或多个示例中，对经过去除氧化层的合金钢进行表面腐蚀，表面腐蚀采用的试剂包括饱和苦味酸浸泡，或4％硝酸酒精溶液浸泡，或10％稀硫酸电解，腐蚀后进行清洗、干燥。有益效果：本专利技术实施例提供的合金钢热处理方法通过阶梯式等温处理，再结合淬火工艺使合金钢中的金相微观组织结构发生改变，其中，在奥氏体晶界析出了碳化物/铁素体或珠光体等第二相。由于第二相与合金钢晶体内经过淬火产生的马氏体组织的耐腐蚀性存在差异，从而使晶界可以被优先被选择腐蚀，进而暴露完整和清晰的晶相结构，更易于进行观察和测定。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，以下将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。图1为本专利技术实施例1中对合金钢采用直接淬硬法处理后的100倍放大倍数下的金相显微组织图；图2为本专利技术实施例1中对合金钢采用直接淬硬法处理后的500倍放大倍数下的金相显微组织图；图3为本专利技术对比例1中对合金钢采用直接淬硬法处理后的100倍放大倍数下的金相显微组织图；图4为本专利技术对比例1中对合金钢采用直接淬硬法处理后的500倍放大倍数下的金相显微组织图；图5为本专利技术实施例2中对合金钢采用直接淬硬法处理后的500倍放大倍数下的金相显微组织图；图6为本专利技术对比例2中对合金钢采用直接淬硬法处理后的500倍放大倍数下的金相显微组织图。具体实施方式下面将结合实施例对本专利技术的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本专利技术，而不应视为限制本专利技术的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。通常为了检验一种钢的性能，常常需要对其微观金相组织结构进行检测。其中，作为一种手段之一，检验钢的晶粒度被常常采用。晶粒度(grainsize)是表示晶粒大小的尺度，也是金属材料的重要显微组织参量。常用的表示方法有单位体积的晶粒数目(ZV)，单位面积内的晶粒数目(ZS)或晶粒的平均线长度(或直径)。晶粒度检验常常是通过借助金相显微镜测定钢中实际晶粒度和奥氏体晶粒度。本质晶粒度是用以表明奥氏体晶粒长大倾向的晶粒度，是一种性能，并非指具体的晶粒。奥氏体晶粒是指钢在奥氏体化时所得到的晶粒。此时的晶粒尺寸称为奥氏体晶粒度。晶粒度检验主要包括金相显微组织显示和晶粒度测定两部分，显然，为了测定晶粒度需要使钢的晶粒被清晰、完整地显示，以便进行观测，而金相显微组织的显示则是一个难点。通常为了使钢晶界显示，需要首先使钢中形成稳定的晶相，再通过研磨、抛光、腐蚀等处理使晶相结构暴露。现有技术中通常采用直接淬硬法对直接淬火硬化钢(碳含量小于1％的碳素钢、合金钢)进行处理，以便进行金相显微组织进行研究。然而，专利技术人在研究中发现，中碳马氏体/贝氏体型中高合金钢的晶粒度很难腐蚀——要么腐蚀不出，要么晶内与晶界均匀腐蚀——导致晶界辨识度不高、无法评级。为了使钢能够更好地腐蚀，使其晶粒度腐蚀效果非常好，从而达到晶界清晰、完整显示出来，以便进行评级。有鉴于此，特提出本专利技术。以下针对本专利技术实施例的一种合金钢热处理方法、合金钢晶界显示方法进行具体说明：本专利技术实施例提供的热处理方法通常可以包括加热、保温、冷却三个步骤。或者可以被简述为阶梯淬火，其可以包括等温过程(阶梯保温)过程和淬火过程(快速冷却)。合金钢热处理方法主要用于对常规直接淬硬法晶粒度无法清晰显示的合金钢进行处理，以便使其通过本专利技术实施例提供的方法能够显示清晰的晶粒度。本实施例中，合金钢热处理方法采用阶梯淬火(阶梯淬火包括依次进行的等温过程和淬火过程)使该类合金钢的奥氏体晶界发生第二相(碳化物、铁素体、珠光体组织中的任意一种)的析出，利用第二相与合金钢的晶体内淬火马氏体组织的耐腐蚀性差异，从而使晶界优先被选择腐蚀，进而暴露完整和清晰的晶相结构。其中，第二相和马氏体均可以是由奥氏体转变而形成。例如，第二相是在等温过程(加热到期望温度并保温)出现的；马氏体是在淬火过程(在等温过程结束后迅速冷却)中出现的。等温过程中的温度可由合金钢在TTT曲本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种合金钢热处理方法，用于对直接淬硬法无法清晰显示晶粒度的合金钢进行处理，其特征在于，所述热处理方法采用阶梯淬火使所述合金钢在常规淬火过程中增加一次等温，使奥氏体晶界产生第二相，再进行快冷淬火，其中，所述第二相包括碳化物、铁素体、珠光体组织中的任意一种；所述第二相与所述合金钢晶体内的经淬火产生的马氏体组织的耐腐蚀性具有差异，且所述第二相与所述马氏体组织间的晶界能够优先被选择腐蚀，进而暴露完整和清晰的晶相结构；所述阶梯淬火包括依次进行的等温过程和淬火过程。

【技术特征摘要】
1.一种合金钢热处理方法，用于对直接淬硬法无法清晰显示晶粒度的合金钢进行处理，其特征在于，所述热处理方法采用阶梯淬火使所述合金钢在常规淬火过程中增加一次等温，使奥氏体晶界产生第二相，再进行快冷淬火，其中，所述第二相包括碳化物、铁素体、珠光体组织中的任意一种；所述第二相与所述合金钢晶体内的经淬火产生的马氏体组织的耐腐蚀性具有差异，且所述第二相与所述马氏体组织间的晶界能够优先被选择腐蚀，进而暴露完整和清晰的晶相结构；所述阶梯淬火包括依次进行的等温过程和淬火过程。2.根据权利要求1所述的合金钢热处理方法，其特征在于，所述第二相是在所述等温过程中产生的，且所述等温过程中的温度由所述合金钢在TTT曲线中的鼻温限定。3.根据权利要求1或2所述的合金钢热处理方法，其特征在于，所述等温过程包括依次进行的第一保温操作和第二保温操作；其中，所述第一保温操作的温度为合金钢的正常淬火温度，通常亚共析钢钢和共析钢选AC3以上30～50℃，过共析钢选Acm以上30～50℃；其中，所述第二保温操作的温度在所述合金钢TTT转变曲线珠光体转变温度区域±50℃限定的温度之内。4.根据权利要求3所述的合金钢热处理方法，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：屈小科，谢珍勇，蔡武，胡峰荣，
申请(专利权)人：攀钢集团江油长城特殊钢有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51