本发明专利技术公开了一种回火马氏体钢碳化物彩色金相的显示方法，包括以下步骤：(1)对回火马氏体钢样品的表面进行研磨和抛光处理，得到回火马氏体钢金相样品；(2)回火马氏体钢金相样品在氧化气氛下加热至400~500℃，保温6~15min，在回火马氏体钢样品表面形成使金属及合金的显微组织在光的作用下呈现出不同的颜色的干涉氧化膜，以显示回火马氏体钢碳化物彩色金相。该方法可有效显示和提高T91钢碳化物与基体组织间衬度，以便有效地观察马氏体钢的显微组织形态。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种钢碳化物的彩色金相的显示方 法，属于金相样品制备
， 尤其涉及一种回火马氏体钢碳化物彩色金相的显示方法。本专利技术还涉及了该方法专用的电热金相显色装置。
技术介绍
电站高温金属部件高温长期运行后，这些部件的金属材料都会发生显微组织的不断老化和宏观性能的逐渐劣化，因而及时准确判断金属材料在高温长时作用下显微组织老化损伤程度，对了解并掌握高温金属部件的质量状况，减少运行过程中材料老化而引起的各类事故，以及提高高温金属部件安全运行的可靠性具有重要的理论价值与实际意义。目前，对回火马氏体钢这类非珠光体钢的组织老化检验与评定，主要依据电力行业推荐标准 DL/T 884-2004《火电厂金属检验与评定技术导则》有关非珠光体钢的组织老化评定方法及非珠光体钢老化组织特征来综合考虑晶内和晶界碳化物变化来评定。T91钢(中国牌号10Cr9MolVNbN，美国ASME SA-213 T91)以其优异的综合性能，成为高Cr电站锅炉管用耐热钢的代表钢种。1995年该钢种就列入中国GB5310《高压锅炉用无缝钢管》标准，成为我国发展超临界发电机组的必选钢种，用于亚临界、超临界电站锅炉过热器(壁温彡625°C)、再热器钢管以及高温机箱和主蒸汽管道(壁温彡600°C)。T91钢的最终热处理为正火加高温回火，这类钢含有大量的合金元素，在正火之后的高温回火中并不发生再结晶而形成铁素体基体，而是以高温回复的板条碎化和亚稳态位错网的形成来释放马氏体相变时的形变储存能。T91钢的典型组织为回火板条马氏体组织，由马氏体板条、 高密度的位错和弥散分布的碳氮化物所组成。T91钢中析出沉淀物主要由位于马氏体板条界和原奥氏体晶界的M23C6 (M主要是Cr)型碳化物与弥散分布于板条基体的MX型Nb/V碳氮化物组成。以T91钢为代表的回火马氏体耐热钢原始组织状态为回火马氏体，金相组织比以往的珠光体耐热钢更细小和复杂，长期高温使用过程中，会出现高温老化，T91钢中的回火马氏体组织发生回复，碳化物颗粒析出发生粗化长大并有晶界聚集长大的倾向，但碳化物析出于原奥氏体晶界或板条界，析出碳化物细小，其中尺寸较大WM23C6碳化物一般在 200 300nm，而MX型碳氮化物的尺寸更小，只有几十纳米，即使发生碳化物的聚集长大，组织老化、粗化后的析出相依然细小。从DL/T 884附录B (规范性附录)的T91钢组织老化评定级别图(图5a 5d)不难看出，《火电厂金属检验与评定技术导则》所采用的方法不能有效地表现出回火马氏体钢微观组织，尤其是碳化物颗粒的细节，主要问题是回火马氏体钢微观组织以及碳化物颗粒比珠光体钢的组织更细小，传统金相显微组织中碳化物的显示是依靠浸蚀法显示两相之间的相界，浸蚀法显示组织时浸蚀过浅则不易显示相边界，浸蚀过深又容易造成细小相的脱落或相边界模糊，因此，回火马氏体钢传统方法制备的显微组织中碳化物相边界不清晰，碳化物与基体组织间的的衬度太低使得碳化物的鉴别能力有限。回火马氏体钢传统金相显微组织的显示是依靠浸蚀法，其原理是利用各种组织受浸蚀程度的不同显示成不同的灰度，这种黑白衬度是一种单变量的衬度，往往不够明显，对于那些反光能力只有细微差别的显微组织，在灰度微弱变化的金相上难以区分，甚至被掩盖。而颜色衬度是亮度、色调和颜色饱和度的三变量的衬度。因此通过颜色衬度，对不同的物体具有更高的鉴别能力。热染法是把制备好的钢铁样品放在氧化气氛下加热，使金属表面生成一层干涉氧化膜。其中，氧化速率对成分差别和晶体学位向很敏感，因而试样中不同相由于氧化速率差别而在试样表面沉积了不同厚度的氧化膜，在显微镜照明条件下，可观察到许多不同的着色相。利用光的薄膜干涉效应，使金属及合金的显微组织呈现出不同的颜色，从而通过色彩去识别显微组织的方法称为彩色金相。彩色金相能使黑白金相中一些不易显示的相和组织细节充分显示出来，彩色金相不仅鲜艳、衬度和清晰度高，而且弥补了黑白金相的不足。彩色金相技术制备金属显微组织检验试样的薄膜干涉显示组织的方法有物理法和化学法。热染法属于化学显色法，主要优点是可操作性强，可用于合金中各相鉴别。热染法加热温度(一般不高于50(TC)低于耐热钢正常使用温度(> 550°C)，可适用于T91这种回火马氏体耐热钢。利用热染法现成干涉氧化膜时，热染色彩的变化一般呈现出浅黄一深黄一红褐一紫红一蓝色一浅蓝(青)一绿色一灰色变化规律，但是热染颜色取决于薄膜的厚度，干涉薄膜厚度又与加热温度、保温时间和金属材料的合金成分和组织结构有关。由此可见，选择合适的热染参数，使回火马氏体钢基体和碳化物呈现出较大色彩反差和清晰度成为问题的关键。 另外，通常情况下，热染法的加热金相组织显色装置采用普通热处理用电阻炉， 但是热染法使用电阻炉进行处理，存在以下不足之处(1)电阻炉由电热元件、砌体、金属壳体、炉门和电气控制系统等组成，相对于较小尺寸的金相检验试样而言，电阻炉体积大，操作不便；(2)电阻炉按使用温度范围分为工作温度在650°C以下的低温炉，工作温度650 1000°C的中温炉，工作温度1000°C以上高温炉，它们的工作温度较热染法小于或等于500°C的加热温度高，在热染法的温度范围内普通电阻炉温度控制精度低，误差较大； (3)用电阻炉加热显色无法直接观察到加热显色过程中氧化膜颜色的变化情况；(4)电阻炉加热不便于移动，无法对现场金相检验试样加热显色；(5)目前使用的电阻炉需要人工控制加热时间，难以控制实验效果。
技术实现思路
本专利技术的第一个目的旨在克服已有技术方法在回火马氏体钢碳化物彩色金相显示方法中存在的不足，提供一种回火马氏体钢碳化物彩色金相的显示方法，该方法可有效显示和提高T91钢碳化物与基体组织间衬度，以便有效地观察马氏体钢的显微组织形态。本专利技术的第二个目的是提供上述回火马氏体钢碳化物彩色金相显示方法的专用电热金相显色装置。本专利技术的专利技术目的是通过以下技术方案来实现的一种回火马氏体钢碳化物彩色金相的显示方法，包括以下步骤(1)对回火马氏体钢样品的表面进行研磨和抛光处理，得到回火马氏体钢金相样品；(2)回火马氏体钢金相样品在氧化气氛下加热至40(T50(TC，保温6 15min，在回火马氏体钢样品表面形成使金属及合金的显微组织在光的作用下呈现出不同的颜色的干涉氧化膜，以显示回火马氏体钢碳化物彩色金相。热染法的加热温度受合金元素成分以及组织结构影响，而钢铁中的合金元素成分以及组织结构会因不同类别钢铁而各异，因而热染温度会因钢铁材料不同而各异，那么在应用热染法制备金相样品时需要根据具体的钢铁种类进行加热温度的摸索。在本专利技术中经过专利技术人的试验研究发现，加热温度40(T50(TC范围时，热染可以使回火马氏体钢的基体显色。过高的温度会使回火马氏体钢的金相组织显示不清晰，甚至会改变回火马氏体钢的组织结构，那就无法准确地检验回火马氏体钢样品的实际金相组织结构了，而过低的温度会使干涉氧 化膜形成速度过慢，工作时间过长，不利于实际操作的应用。当热染的加热温度选定后，热染保温时间要根据试样表面氧化色的变化而定，通常为了便于操作和控制一般将热染时间控制在6 15min范围内为宜，因为通过试验研究发现，回火马氏体钢在40(T50(TC 温度范围热染，控制热染时间在iTl本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种回火马氏体钢碳化物彩色金相的显示方法，其特征在于，包括以下步骤：（１） 对回火马氏体钢样品的表面进行研磨和抛光处理，得到回火马氏体钢金相样品；（２） 回火马氏体钢金相样品在氧化气氛下加热至４００～５００℃，保温６～１５ｍｉｎ，在回火马氏体钢样品表面形成使金属及合金的显微组织在光的作用下呈现出不同的颜色的干涉氧化膜，以显示回火马氏体钢碳化物彩色金相。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：钟万里，王伟，李正刚，
申请(专利权)人：广东电网公司电力科学研究院，武汉大学，
类型：发明
国别省市：81
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