钢显微组织快速简易浸蚀方法

万美珍　　李华飞

(武汉化工学院机械工程系)

摘　要：研制几种不同的浸蚀剂，对45、T8、9SiCr和W18Cr4V钢经不同热处理后的金相试样进行浸蚀。实验结果表明，使用所配的浸蚀剂可缩短浸蚀时间，并得到清晰满意的金相显微组织。

关键词：浸蚀剂；快速浸蚀；显微组织

0　引　言

清晰的显示出金相试样的显微组织是材料或工件金相组织检验的前提。显示金相显微组织的方法很多，常用的有化学浸蚀法、电解浸蚀法等，其中化学浸蚀法最常用，它是将制备好的试样放入配制好的浸蚀剂中，由于试样各个组织单元表层与浸蚀剂之间产生电化学作用而使其组织得以显露[1]。不同的组织需采用不同的浸蚀剂和浸蚀方法，对于某些特殊的组织，需用特殊的浸蚀剂进行浸蚀才能清楚地显露出来。如结构钢淬火后的奥氏体晶粒，用常规的浸蚀剂就很难将其组织显示出来，另外工具钢由于化学成份不同或经不同热处理后，其组织也不同，因此需采用不同的浸蚀剂才能有效地显露出其组织。笔者长期从事金相检验工作，在一系列研究实验的基础上，总结出了本文报道的快速显示结构钢、工具钢显微组织的简易方法。

1　实验材料与方法

试验用试剂有苦味酸(三硝基酚)、乙醇(分析纯)、硝酸(分析纯)、三氯化铁(分析纯)等金相组织观察所用仪器为正置式金相显微镜(XJZ—1型)。试样为45、T8、9SiCr、W18Cr4V钢。试样尺寸为510×10mm。实验浸蚀剂的配方及配制要点如表1。

2　实验结果与讨论

2.1　结构钢组织的浸蚀

结构钢淬火后，用一般的浸蚀剂很难在显微镜下观察到奥氏体晶粒的大小，而奥氏体晶粒的大小对钢的性能影响较大。用表1中的1、2号浸蚀剂却能有效、清晰地显示出结构钢淬火后奥氏体晶粒。实验结果见表2。

用饱和苦味酸溶液浸蚀结构钢时要不停轻轻晃动溶液，使溶液均匀分布在试样表面。这种方法简单、易于掌握，浸蚀出的组织比较清晰(见图1)，但浸蚀时间较长，需15min。而用苦味酸海欧洗净剂溶液，室温下浸蚀时间为10min，较前缩短5min。如果将浸蚀剂加热至50～60℃，则浸蚀时间只需1～4min，大大缩短了浸蚀时间。由此可见用苦味酸海欧洗净剂溶浸蚀结构钢淬火的奥氏体晶粒简易、快速。

图1　饱和苦味酸浸蚀剂浸蚀

材　料：　45钢；　浸蚀剂：　饱和苦味酸溶液；

放大倍数：100X；　组　织：　奥氏体晶粒

2.2　碳素及低合金工具钢组织的浸蚀

用4%苦味酸酒精溶液浸蚀T8钢及9SiCr低合金工具钢的结果见表2。碳素工具钢和低合金工具钢在锻造及退火后的组织由铁素体和碳化物组成，碳化物呈细小颗粒，均匀分布，则晶界面积较大。原来用4%硝酸酒精浸蚀时，由于硝酸的强烈浸蚀，稍不留神就易造成试样浸蚀过度，组织模糊不清(见图2)。而用4%苦味酸酒精溶液浸蚀时，这种浸蚀剂虽不如硝酸酒精溶液强烈，但能较好地防止试样浸蚀过度和表面氧化，虽然浸蚀的时间稍长，但得到的组织却很清晰(见图3)。

    图2　4%硝酸酒精浸蚀剂浸蚀                          图3　4%苦味酸浸蚀剂浸蚀

     材料：　T8；　浸蚀剂；4%硝酸酒精溶液；                材料：　T8；　浸蚀剂；4%苦味酸溶液；

     组织：　珠光体；　放大倍数；400X　　　　　　          组织：　珠光体；放大倍数；400X　　

碳素工具钢和低合金工具钢经淬火后得到马氏体和少量碳化物组织，此种组织较难浸蚀，但用浸蚀能力较强的4%硝酸酒精溶液在短时间内浸蚀就可获得清晰的组织。碳素工具钢和低合金工具钢经淬火回火后的组织，可选用2%硝酸酒精溶液浸蚀

2.3　高速工具钢组织的浸蚀

浸蚀剂对W18Cr4V高速工具钢进行浸蚀的结果见表2。由表2可知，用硝酸酒精溶液浸蚀高速钢回火组织时，随着硝酸含量的增加，浸蚀所需时间逐渐减少，但硝酸量超过8%以后，易造成浸蚀过度和表面氧化而使组织模糊不清，经反复实验证明硝酸溶液含量宜为6%。当要浸蚀W18Cr4V钢淬火后的奥氏体晶粒时，由于该钢淬火温度高达1270～1280℃，固溶于奥氏体中的合金元素过饱和浓度高，使得奥氏体具有较强的化学稳定性，因而用一般的浸蚀剂浸蚀时较困难或需很长时间。而采用8%硝酸酒精溶液或硝酸三氯化铁溶液浸蚀W18Cr4V高速钢中的奥氏体晶粒只需1～2min，就可获得清晰组织。W18Cr4V高速钢经淬火回火后，由于固溶于马氏体和残余奥氏体中的合金元素发生了部分分解并形成碳化物，因此较易浸蚀，只需用4%硝酸酒精溶液就能较易显示出其淬火回火后的组织。

3　结　语

综上所述，用所配制的浸蚀剂对45钢、T8钢、9SiCr钢、W18Cr4V钢进行快速浸蚀，方法实用，溶液易配制且操作简单。根据同类组织相似的特点，用这些浸蚀剂对同一类型的其它钢进行浸蚀，也可快速，清晰地显示出其显微组织。在使用上述浸蚀剂时，还应注意以下事项：

a. 溶液即配即用，过夜使用效果较差。

b. 试样轻微抛光，然后快速浸蚀，能有效地缩短浸蚀时间，显示出的组织清晰。

c. 对较难浸蚀的试样，可将浸蚀剂加热到50～60℃，能提高工作效率5～10倍。

d. 试样表面浸蚀后，不应有氧化物；若有应轻微抛光消除，因为氧化物覆盖试样表面将影响检测结果的真实性。