用于检验16MnCr5钢奥氏体晶界的腐蚀剂及其检验方法技术

本发明专利技术公开了一种用于检验16MnCr5钢奥氏体晶界的腐蚀剂及其检验方法，该腐蚀剂包括腐蚀溶液A和B，腐蚀溶液A以去离子水为溶剂，每100mL中包含0.25g～0.5g高锰酸钾、2.5ml～5mL浓硫酸；腐蚀溶液B以乙醇为溶剂，每100ml中包含1ml～2mL硝酸。本发明专利技术检验方法包括：(1)金相试样制备；(2)腐蚀剂配制；(3)试样在腐蚀溶液A中的恒温腐蚀，以及采用腐蚀溶液B对试样进行擦拭。本发明专利技术全新的腐蚀剂有效替代了苦味酸腐蚀剂，操作简单，配置方便，检验方法可以清晰显示实际热处理生产过程中16MnCr5钢的原始奥氏体晶界，特别是便于检验渗碳钢混晶组织是否存在，可为制定生产工艺提供重要依据。可为制定生产工艺提供重要依据。可为制定生产工艺提供重要依据。

【技术实现步骤摘要】
用于检验16MnCr5钢奥氏体晶界的腐蚀剂及其检验方法


[0001]本专利技术属于钢铁金相检验，具体涉及一种用于检验16MnCr5钢奥氏体晶界的腐蚀剂及其检验方法。

技术介绍

[0002]16MnCr5钢是从德国引进的低合金渗碳钢，对应国内牌号15CrMn钢，被广泛应用于汽车变速箱同步器齿环的制造，具体加工过程为：热轧板酸洗、冷轧、球化退火、精冲成型、渗碳、淬火、回火等，其中渗碳(在930℃下保温6h)和淬火工艺对钢的奥氏体晶粒尺寸要严格控制，不允许有混晶(粗大晶粒和细小晶粒混杂在一起)的出现，否则会导致淬火时工件变形甚至开裂，也将显著降低零件的冲击韧性。因此，检验奥氏体混晶是否存在是渗碳用钢热处理加工过程中必不可少的工作。
[0003]目前，渗碳钢原始奥氏体晶界显示方法主要有渗碳法、直接淬火法等。其中，渗碳法总耗时长达13h～14h，且奥氏体晶界不易分辨；直接淬火法是一种较为理想的方法，其制样过程简单，周期短，而且晶界显示清晰。目前直接淬火法所使用的化学腐蚀剂多数以苦味酸水溶液为主体，然而苦味酸有毒且易制爆，近年来属于国家严格管控药品之一，为此，寻找一种可替代苦味酸溶液的浸蚀剂以显示渗碳钢原奥氏体晶界已成为当前亟待解决的问题。
[0004]目前已有若干专利公开了可替代苦味酸溶液的浸蚀剂：专利CN 110453222A公开了“显示超高强钢奥氏体晶界的腐蚀液及制备方法和应用”，组成物及体积百分比为1体积冰醋酸、3
‑
7体积的无水乙醇，其可以较好地显示奥氏体晶界，但该配方只适用于超高强钢；专利CN 112213171A公开了“一种S34MnV钢原始奥氏体晶界的腐蚀显示方法”，其腐蚀剂ET
‑
08是由浙江国检检测技术股份有限公司生产，但具体配方保密未公布，且成本较高、腐蚀时间较长；专利CN 110987576A公开了“用于低碳微合金钢细小奥氏体晶界显示的腐蚀剂及使用方法”，组成物及体积百分比为饱和柠檬酸溶液97.5％
‑
99％、饱和FeCl3溶液0.5％
‑
1％、洗洁精0.5％
‑
1.5％，但其只适用于低碳微合金钢细小奥氏体晶界的显示，大晶粒晶界的钢样使用此腐蚀方法效果不佳。专利CN 109187152A公开了一种用于显示耐热钢原始奥氏体晶界的腐蚀剂及显示方法，其腐蚀剂组分及配比为：每1L腐蚀剂包括：8
‑
12g高锰酸钾、100
‑
150ml浓硫酸、850
‑
900ml蒸馏水，腐蚀方法为将试样磨面朝上置于65
‑
70℃的腐蚀液中20
‑
30min，取出后在草酸溶液中浸洗5
‑
15秒，适用钢种为13Cr9Mo2Co1NiVNbNB耐热钢，但采用该专利的配方和腐蚀方法，无法显示16MnCr5的奥氏体晶界。综上所述，目前还未发现适用于本申请钢种的不含苦味酸的腐蚀剂。

技术实现思路

[0005]专利技术目的：针对现有技术存在的问题，本专利技术提供一种用于检验16MnCr5钢奥氏体晶界的腐蚀剂，本专利技术的腐蚀剂不包含国家严格管控的苦味酸溶液，腐蚀过程操作简单，效率高，能清晰地显示出其奥氏体晶界。
[0006]本专利技术还提供了一种检验16MnCr5钢奥氏体晶界的方法。
[0007]技术方案：为了实现上述目的，本专利技术所述一种用于检验16MnCr5渗碳钢奥氏体晶界的腐蚀剂，包括腐蚀溶液A和B，所述腐蚀溶液A以去离子水为溶剂，每100mL中包含0.25g～0.5g高锰酸钾、2.5ml～5mL浓硫酸；所述腐蚀溶液B以乙醇为溶剂，每100ml中包含1ml～2mL硝酸。
[0008]其中，所述腐蚀溶液A中使用的高锰酸钾的纯度99％以上，浓硫酸的质量百分比为95
‑
98％的水溶液，硝酸的质量百分比为65
‑
70％的水溶液。
[0009]作为优选，腐蚀溶液A中浓硫酸的质量百分比为98％的水溶液，硝酸的质量百分比为68％的水溶液。
[0010]其中，所述腐蚀溶液B中使用的硝酸质量分数为65
‑
70％的水溶液，所述乙醇为无水乙醇。
[0011]作为优选，腐蚀溶液B中硝酸的质量百分比为68％的水溶液。
[0012]作为优选，所述腐蚀溶液A的制备为：取少量去离子水于烧杯中，量取2.5ml～5ml浓硫酸缓慢加入烧杯中，用玻璃棒搅拌，使其混合均匀，再称取0.25g～0.5g高锰酸钾，倒入烧杯中，用玻璃棒不断搅拌直至高锰酸钾完全溶解，再加入去离子水混合并定容到100mL。
[0013]作为优选，所述腐蚀溶液B的制备为：向少量无水乙醇中加入0.5
‑
1mL硝酸于烧杯中混合均匀，继续加入无水乙醇混合并定容到50mL。
[0014]利用本专利技术所述的腐蚀剂检验16MnCr5渗碳钢奥氏体晶界的方法，包括如下步骤：
[0015](1)金相试样制备：
[0016]取金相试样，进行奥氏体化，随后淬水得到马氏体，使试样保留原奥氏体晶界；将试样待检测面进行磨制和抛光处理，使其得到抛光面，之后清洗并吹干；
[0017](2)腐蚀剂配制：包括腐蚀溶液A和B的配制；
[0018](3)试样的腐蚀与观察：
[0019](Ⅰ)将配好的腐蚀溶液A放入水浴锅中加热，在加热过程中均匀搅拌溶液；将试样抛光面朝上浸入腐蚀剂A中；热腐蚀后取出试样，冲洗表面残留腐蚀剂；
[0020](Ⅱ)用腐蚀溶液B轻轻擦拭经过第(Ⅰ)步腐蚀后待测试样的抛光面，直至表面呈银灰色，之后冲洗并吹干；
[0021](Ⅲ)在金相显微镜下观察其奥氏体晶界。
[0022]其中，步骤(1)的试样为16MnCr5渗碳钢合金，其化学成分按质量百分比为：C：0.14％～0.19％；Si：≤0.4％；Mn：1.00％～1.30％；P：≤0.025％；S：≤0.015％；Cr：0.80％～1.10％，余量为Fe。
[0023]其中，步骤(1)所述金相试样以850
‑
950℃保温1
‑
6h进行奥氏体化。
[0024]其中，步骤(Ⅰ)中腐蚀溶液A加热到60℃～70℃且温度恒定后，将试样抛光面朝上浸入腐蚀剂A中；热腐蚀40s～60s后取出试样。
[0025]其中，步骤(Ⅱ)中用腐蚀溶液B轻轻擦拭经过第(Ⅰ)步腐蚀后待测试样的抛光面，直至表面呈银灰色。
[0026]本专利技术基于以下思路来设计16MnCr5渗碳钢奥氏体晶界的腐蚀和检验方法：
[0027]钢试样加热进行奥氏体化，随后淬水得到马氏体，此时试样的晶界包括原奥氏体晶界和晶粒内部的马氏体晶界。采用普通腐蚀剂容易使这两种晶界同时显现出来，造成晶
界的混杂，其机理是：奥氏体晶界存在晶体缺陷以及合金元素和杂质的偏析，会被腐蚀而显现，而马氏体板条群(低碳钢)或马氏体片(高碳钢)之间因位相差导致腐蚀速度有差异，其晶界会被显现。奥氏体晶界和马氏体晶本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于检验16MnCr5钢奥氏体晶界的腐蚀剂，其特征在于，包括腐蚀溶液A和B，所述腐蚀溶液A以去离子水为溶剂，每100mL中包含0.25g～0.5g高锰酸钾、2.5ml～5mL浓硫酸；所述腐蚀溶液B以乙醇为溶剂，每100ml中包含1ml～2mL硝酸。2.根据权利要求1所述的用于检验16MnCr5钢奥氏体晶界的腐蚀剂，其特征在于，所述腐蚀溶液A中使用的高锰酸钾的纯度99％以上，浓硫酸的质量百分比为95
‑
98％的水溶液，硝酸的质量百分比为65
‑
70％的水溶液。3.根据权利要求1所述的用于检验16MnCr5钢奥氏体晶界的腐蚀剂，其特征在于，所述腐蚀溶液B中使用的硝酸质量分数为65
‑
70％，所述乙醇为无水乙醇。4.根据权利要求1所述的用于检验16MnCr5钢奥氏体晶界的腐蚀剂，其特征在于，所述腐蚀溶液A的制备优选为：取少量去离子水于烧杯中，量取2.5ml～5ml浓硫酸缓慢加入烧杯中，用玻璃棒搅拌，使其混合均匀，再称取0.25g～0.5g高锰酸钾，倒入烧杯中，用玻璃棒不断搅拌直至高锰酸钾完全溶解，再加入去离子水混合并定容到100mL。5.根据权利要求1所述的用于检验16MnCr5钢奥氏体晶界的腐蚀剂，其特征在于，所述腐蚀溶液B的制备为：向少量无水乙醇中加入0.5
‑
1mL硝酸于烧杯中混合均匀，继续加入无水乙醇混合并定容到50mL。6.一种利用权利要求1所述的腐蚀剂检验16MnCr5钢奥氏体晶界的方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)金相试样制备...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈锋，刘朗，滕赛楠，许朝阳，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：