彩色金相在亚温淬火显微分析中的应用

宋啟先　　　王传雅

(大连铁道学院)

用改变亚温淬火前的预处理规范和亚温淬火的加热速度等热处理方法，获得了30CrMnSi钢的针状复合组织(αa+αb)、αa+αb +和颗粒状组织αg+γg。

由于γ相在亚温淬火后已转变为许多细小的马氏体，用普通化学浸蚀(包括用常规浸蚀剂和特殊浸蚀剂)不能同时明显鉴别出α相与γ相的界面以及由γ相转变的细小马氏体形态。本工作采用了彩色薄膜浸蚀方法使各相着以不同的颜色，提高了组织鉴别上的精确度，提供出更多的来自试样上的有用信息。所用彩色金相中的化学浸蚀法、热染法和偏振光法应用在亚温淬火所得组织形态的分析上均获得了较满意的效果。

1　试验用钢和亚温淬火工艺

试验用钢为30CrMnSi，其热处理工艺规范(包括预处理规范和亚温淬火加热速度、加热温度的调整)，所得组织形态以及所采用的彩色金相方法见附表。

2　试验结果和分析

化学浸蚀法对30CrMnSi钢先采用1∶1的1%偏重亚硫酸钠水溶液+4%苦味酸酒精溶液作预浸蚀剂，直接滴在抛光试样的表面上，浸蚀约8～10s，然后用15～25g的偏重亚硫酸钠水溶液+100mL蒸馏水滴试样表面上，浸蚀3～5s，最后用酒精清洗后擦净附着在试样表面上的一层白膜。其彩色金相照片在Neophot-21显微镜上摄得，见附图(c)、(d)。由附图(c)可见，彩色金相照片不仅明显示出浅色的针状铁素体和深色的针状马氏体区的相间分布，且以另一种深色(兰色)示出沿原奥氏体晶界形成的新的细小等轴奥氏体区以及淬火后在该区转变的细小马氏体，即显示出不同颜色的晶粒边界效应。由附图(d)可见，当铁素体以细小颗粒状存在时，为鉴别出与马氏体区的区别，铁素体可为浅色，亦可为深色，马氏体亦然。在附图(d)中还示出由C区转变的细小马氏体形态热染法对30CrMnSi钢的抛光试样经预浸蚀(一种浸蚀剂为4%硝酸酒精溶液，另一种选用1∶1的1%偏重亚硫酸钠水溶液+4%硝酸酒精溶液)后置于中温箱式炉中加热至400℃保温10min后取出，所得彩色金相照片见附图(a)、(e)、(f)。

(a) 工艺1, 热染法, (αa+ γa) 　　　　(b) 工艺1, 偏振光法, (αa+ γa)

(c) 工艺5, 化学浸蚀法, (αa+ γa) + γg　　　(d) 工艺6, 化学浸蚀法, αg+ γg

(e) 工艺8, 热染法, αg+ γg　　　　　(f) 工艺10, 热染法, αg+ γg

附图　30CrMnSi 钢经不同亚温淬火工艺热处理的彩色金相图  800×

    附图(a)很好地示出铁素体的针状形态，并给人以立体感。附图(e)、(f)亦清楚地显示出铁素体的轮廓，且由于铁素体的色彩与基体截然不同(呈红或黄色而兰或绿色基本分开)，故对非常细小和少量的铁素体也具有呈现的能力。附图(f)中的红色大块组织和绿色基体上的显微硬度压痕分别表示前者为铁素体，后者为马氏体。由附图(e)、(f)还可见基体马氏体的大小和形态。上述彩照均在Neophot-21型显微镜上摄得。

用偏振光法将30CrMnSi钢已抛光试样用1∶1的1%偏重亚硫酸钠+4%硝酸酒精溶液浸蚀后，使其表面形成各向异性薄膜，然后在MM-6型显微镜的偏振光下观察与拍摄。转动载物台，所得彩色金相照片见附图(b)。由附图可见，无论是对于针状组织，有晶粒边界效应的针状组织或是对于大、小颗粒状组织，偏振光法亦有较佳效果。

需要指出的是，由于篇幅所限本文没有给出所有工艺的彩色金相图。另外，由于遵照亚温淬火组织形态和铁素体量变化的规律，故按针状复合组织，有晶粒边界效应的针状复合组织，小颗粒状组织，大颗粒状组织的顺序排列，而不按彩色金相方法分类排列。

3　结　论

1) 将彩色金相的化学浸蚀法、热染法和偏振光法应用于亚温淬火所得的针状复合组织，有晶粒边界效应的针状复合组织，小颗粒状组织和大颗粒状组织的分析上，可使铁素体、奥氏体或细小马氏体着以不同色彩，突出了各相的差别，并使铁素体轮廓清晰，富有立体感，为定量金相分析提供了方便。

2) 用化学浸蚀法和热染法可清楚显示出A+C两组织中的C区域中所得细小马氏体的大小、形态和分布，表明与完成淬火不同，亚温淬火所得的C区可转变形成大量细小马氏体，从而进一步揭示出晶粒的超细化是亚温淬火强韧化本质之一。

3) 由于亚温淬火所得复合组织中的A相经一定程度回火后亦不易发生再结晶，能够在较高加热温度下保持原有形态，故热染法最适合于亚温淬火的组织分析。