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一种用于铸态Fe‑Mn‑C‑Al系TWIP 钢金相试样侵蚀的方法

阅读：532发布：2020-05-25

专利汇可以提供一种用于铸态Fe‑Mn‑C‑Al系TWIP 钢金相试样侵蚀的方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明属于钢铁材料金相试样侵蚀的技术领域，涉及一种用于铸态Fe‑Mn‑C‑Al系 TWIP钢金相试样侵蚀的方法。步骤为：试样的制取、试样的磨制、试样的抛光、侵蚀剂的配置和试样的侵蚀。侵蚀剂由苦味酸65mg，蒸馏水 5ml，浓度65％( 质量分数)以上的浓硝酸 4～8ml，纯度95％(质量分数)以上的酒精87～92ml组成。本发明侵蚀剂配置简单，试样侵蚀时间易于控制，操作危险性小，室温下即可进行，金相组织侵蚀效果完整清晰。，下面是一种用于铸态Fe‑Mn‑C‑Al系TWIP 钢金相试样侵蚀的方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种用于铸态Fe-Mn-C-Al系TWIP 钢金相试样侵蚀的方法，其特征在于，工艺步骤为：
(1)试样的制取：选择合适的试样，将其加工成合适的金相试样尺寸；对于形状不规则或者不方便夹持的试样，要使用金相试样镶嵌机进行镶嵌；
(2)试样的磨制：把制取好的试样在研磨机上进行磨制，试样分别逐次在400#、600#、
800#、1000#、1200#、1500#、2000#粒度的碳化硅砂纸上打磨，磨制时使用水作为润滑剂；
(3)试样的抛光：试样清洗后在抛光绒布上进行抛光，使用金刚石研磨剂作为抛光剂，得到平整光滑干净的磨面；
(4)侵蚀剂的配置：将苦味酸固体颗粒加入蒸馏水中，搅拌溶解后加入酒精，将浓硝酸缓缓倒入混合溶液中并搅拌均匀；
(5)试样的侵蚀：用镊子夹取棉花团蘸取配置好的侵蚀液并擦拭试样表面，侵蚀一定时间，然后夹取干净的棉花团蘸取酒精，将试样表面的残余侵蚀液擦去，试样表面擦拭干净后，吹干。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述Fe-Mn-C-Al系 TWIP钢成分(质量分数)为：15％～20％Mn，0.2％～0.8％C，0.5％～3％Al，余量为Fe。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述侵蚀剂由下列组分构成：苦味酸65mg，蒸馏水5ml，浓度65％以上的浓硝酸4～8ml，纯度95％以上的酒精87～92ml。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述侵蚀过程的侵蚀时间为20～30s。

说明书全文

一种用于铸态Fe-Mn-C-Al系TWIP 钢金相试样侵蚀的方法

技术领域

[0001] 本发明属于钢铁材料金相试样侵蚀的技术领域，尤其涉及一种铸态Fe-Mn-C-Al系 TWIP钢的金相试样侵蚀的方法。

背景技术

[0002] 近年来世界汽车保有量与日俱增，以越来越大的影响力改变着人们的工作与生活，但同时随之而来的能源短缺、环境污染等一系列问题也日益突出。轻型、节能、环保、安全舒适、低成本等成为各汽车制造厂商追求的目标，而节能减排已成为世界汽车工业界亟待解决的问题。国内外汽车厂家采取一系列措施来节约能源和提高燃料经济性，而汽车质量的大小影响到滚动阻力、爬坡阻力与加速阻力，因此汽车质量与其燃油消耗有着极为密切的关系。据分析降低油耗的主要方法有：减轻质量(轻量化)占50％，提高发动机效率占20％，降低行驶阻力占30％，其中最有效的方法是汽车轻量化。

[0003] 孪晶诱导塑性钢不仅强度高，而且成形性好，因此在汽车轻量化中展示了良好的应用前景和较强的竞争力。此类高强钢的高强韧性区别于TRIP钢的相变诱导塑性，主要来自变形过程中形变孪晶的产生而诱发塑性，因而得名孪晶诱导塑性钢。TWIP钢的组织在室温下为单一奥氏体组织，具有中等的抗拉强度(约600MPa)和极高的伸长率(大于80％)。除此之外，主要的力学性能是具有高的能量吸收能力(20℃时约为0.5J/mm2)和没有低温脆性转变温度(-196℃时总应变达到65％)。

[0004] 金相组织的显露，即由于大多数试样组成相对光线均有强的反射能力，故利用物理或化学的方法对抛光磨面进行专门的处理，以使试样中各组织之间呈现良好的衬度。也就是说，利用试样中各组成相及其边界具有不同的物理和化学性质，使之转换成磨面反射光强度和色彩的区别。

[0005] 我们通常采用的金相组织显露的方法多为化学浸蚀法，其实际上是一个电化学反应过程。金属与合金中的晶粒与晶粒之间、晶内与晶界以及各相之间的物理化学性质不同，且具有不同的自由能。当受到化学试剂浸蚀时，会发生电化学反应，此时浸蚀剂可称为电解质溶液。由于各相在电解质溶液中具有不同的电极电位，形成许多微电池，较低电位部分是微电池的阳极，溶解较快，溶解处呈现凹陷或沟槽。

[0006] 对于高锰TWIP钢来说，由于其含有大量的合金元素，如锰，铝等，其金相试样难以侵蚀，常用强酸溶液来进行侵蚀。但是对于Fe-Mn-C-Al系TWIP钢来说，经过同样的取样、粗磨、细磨、抛光后，使用常用的钢铁材料侵蚀剂也难以达到需要的侵蚀效果。尤其是对于铸态的Fe-Mn-C-Al系TWIP钢，采用常规的侵蚀剂，侵蚀后多见枝晶结构，晶界不太明显，金相组织难以显露，严重影响了对于铸态组织的研究。

发明内容

[0007] 本发明的目的是提供一种用于铸态Fe-Mn-C-Al系TWIP钢金相试样侵蚀的方法，其过程简单、操作方便、易于掌握。本发明采用的技术方案如下：

[0008] (1)试样的制取：选择合适的试样，将其加工成合适的金相试样尺寸；对于形状不规则或者不方便夹持的试样，要使用金相试样镶嵌机进行镶嵌；

[0009] (2)试样的磨制：把制取好的试样在研磨机上进行磨制，试样分别逐次在400#、600#、800#、1000#、1200#、1500#、2000#粒度的碳化硅砂纸上打磨，磨制时使用水作为润滑剂；

[0010] (3)试样的抛光：试样清洗后在抛光绒布上进行抛光，使用金刚石研磨剂作为抛光剂，得到平整光滑干净的磨面；

[0011] (4)侵蚀剂的配置：将苦味酸固体颗粒加入蒸馏水中，搅拌溶解后加入酒精，将浓硝酸缓缓倒入混合溶液中并搅拌均匀；

[0012] (5)试样的侵蚀：用镊子夹取棉花团蘸取配置好的侵蚀液并擦拭试样表面，侵蚀一定时间，然后夹取干净的棉花团蘸取酒精，将试样表面的残余侵蚀液擦去，试样表面擦拭干净后，吹干。

[0013] 其中，所述侵蚀剂由下列组分构成：苦味酸65mg，蒸馏水5ml，浓度65％以上的浓硝酸4～8ml，纯度95％以上的酒精87～92ml。所述侵蚀过程的侵蚀时间为20～30s。

[0014] 试样侵蚀后，使用金相光学显微镜观察试样表面金相组织。

[0015] 铸态样品中的组织结构，特别是组织的形成和变化规律均和性能之间有着密切的联系，其可作为分析和解决铸造生产中有关质量问题的理论基础，并且铸态产品质量又在一定程度上反映了冶炼质量并决定着锻压质量，是影响冶金质量的重要因素。使用常用的硝酸酒精溶液或者王水等侵蚀液，均难以使本发明所述的铸态TWIP钢试样侵蚀出较好的效果，且其危险性强，侵蚀时间也难以控制。本发明通过采用合理的侵蚀剂组成及其含量，对铸态Fe-Mn-C-Al系TWIP钢金相试样起到良好的侵蚀效果。其中，硝酸作为一种氧化型强酸；苦味酸[C5H2(NO2)3OH]作为一种弱酸，其电离度比硝酸小，侵蚀时间容易控制，同时苦味酸对晶界高自由能区域十分敏感。通过调整两者的配比，对具有强耐蚀性的铸态Fe-Mn-C-Al系TWIP钢金相试样进行了有效地侵蚀，达到了良好的侵蚀效果，且本发明的侵蚀时间易于控制，对后续的试样观察有着极其重要的作用。
附图说明

[0016] 图1为实施例一铸态Fe-Mn-C-Al系TWIP钢金相组织照片(50X)。

[0017] 图2为实施例二900℃拉伸后的铸态Fe-Mn-C-Al系TWIP钢金相组织照片(100X)。

具体实施方式

[0018] 以下结合实施例对本发明作进一步详细描述。

[0019] 实施例一

[0020] 铸态Fe-Mn-C-Al系TWIP钢试样金相样品侵蚀的步骤为：

[0021] (1)试样的制取：从Fe-Mn-C-Al系TWIP钢铸锭上切取15mm×15mm试样一块；

[0022] (2)试样的磨制：把制取好的试样在研磨机上进行磨制，试样分别逐次在400#、600#、800#、1000#、1200#、1500#、2000#粒度的碳化硅砂纸上打磨，磨制时使用水作为润滑剂；

[0023] (3)试样的抛光：试样清洗后在抛光绒布上进行抛光，使用金刚石研磨剂作为抛光剂，得到平整光滑干净的磨面；

[0024] (4)侵蚀剂的配置：将苦味酸固体颗粒加入蒸馏水中，搅拌溶解后加入酒精，将浓硝酸缓缓倒入混合溶液中并搅拌均匀；

[0025] (5)试样的侵蚀：用镊子夹取棉花团蘸取配置好的侵蚀液并擦拭试样表面，侵蚀一定时间，然后夹取干净的棉花团蘸取酒精，将试样表面的残余侵蚀液擦去，试样表面擦拭干净后，吹干。

[0026] 所述侵蚀剂由下列组分构成：苦味酸65mg，蒸馏水5ml，浓度65％以上的浓硝酸8ml，纯度95％以上的酒精87ml。所述侵蚀过程的侵蚀时间为20～30s。

[0027] 试样侵蚀后，使用金相光学显微镜观察试样表面金相组织。

[0028] 实施例二

[0029] 900℃拉伸后铸态Fe-Mn-C-Al系TWIP钢试样金相样品侵蚀的步骤为：

[0030] (1)试样的制取：将900℃拉伸后的铸态Fe-Mn-C-Al系铸态TWIP钢试样使用金相试样镶嵌机进行镶嵌；

[0031] (2)试样的磨制：把制取好的试样在研磨机上进行磨制，试样分别逐次在400#、600#、800#、1000#、1200#、1500#、2000#粒度的碳化硅砂纸上打磨，磨制时使用水作为润滑剂；

[0032] (3)试样的抛光：试样清洗后在抛光绒布上进行抛光，使用金刚石研磨剂作为抛光剂，得到平整光滑干净的磨面；

[0033] (4)侵蚀剂的配置：将苦味酸固体颗粒加入蒸馏水中，搅拌溶解后加入酒精，将浓硝酸缓缓倒入混合溶液中并搅拌均匀；

[0034] (5)试样的侵蚀：用镊子夹取棉花团蘸取配置好的侵蚀液并擦拭试样表面，侵蚀一定时间，然后夹取干净的棉花团蘸取酒精，将试样表面的残余侵蚀液擦去，试样表面擦拭干净后，吹干。

[0035] 所述侵蚀剂由下列组分构成：苦味酸65mg，蒸馏水5ml，浓度65％以上的浓硝酸6ml，纯度95％以上的酒精89ml。所述侵蚀过程的侵蚀时间为25s。

[0036] 试样侵蚀后，使用金相光学显微镜观察试样表面金相组织。

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