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嘉峪檢測網(wǎng) 2019-07-04 16:35
金屬材料的晶粒度對其力學性能有重要影響,對于高溫服役的材料,其晶粒度直接關(guān)系著高溫持久強度的優(yōu)劣。在目前的金相檢驗中,對P91鋼和P92鋼常采用FeCl3+HCl水溶液進行浸蝕,僅能顯示出馬氏體板條形貌,難以顯示出晶界,嚴重影響了P91鋼和P92鋼晶粒度的評級。
經(jīng)了解,目前顯示晶粒度的方法主要有高溫氧化法、電解浸蝕法等,這些方法要么不能直觀地顯示晶粒;要么檢測方法比較繁瑣,需要較大的能源消耗,效果也不甚理想。
筆者通過反復摸索試驗,配制出了一種浸蝕劑,只需簡單浸蝕,即可使P91鋼和P92鋼清晰地顯示出原奧氏體晶界,為材料檢測分析工作帶來了便捷。
試驗材料及試驗方法
1、試驗材料
采用火電廠常用的P91鋼和P92鋼作為試驗材料,其化學成分如表1所示。
表1 P91鋼和P92鋼的化學成分(質(zhì)量分數(shù))%
2、浸蝕劑的配制
表2 浸蝕劑配方
本試驗所用浸蝕劑1及常規(guī)浸蝕劑2的成分如表2所示。試驗所用氫氟酸(HF)質(zhì)量分數(shù)為40%,硝酸(HNO3)質(zhì)量分數(shù)為65%,雙氧水(H2O2)質(zhì)量分數(shù)為30%,鹽酸(HCL)質(zhì)量分數(shù)為37%。
試劑1的配制方法為首先量取50mL蒸餾水和1.5mL硝酸于燒杯中,再量取1mL氫氟酸和10mL白貓牌洗潔精,沿燒杯內(nèi)壁緩緩加入燒杯中,不斷攪拌使其混合均勻,得到無色透明的溶液。為防止雙氧水失效,在使用前再加入2mL雙氧水混合均勻即可。需要注意的是,因氫氟酸會與玻璃器皿發(fā)生化學反應(yīng)而造成腐蝕,因此在配制過程中應(yīng)使用塑料量筒和塑料容器。
3、試驗方法
將配制好的浸蝕劑倒入塑料皿中,用鑷子夾持蘸滿浸蝕劑的脫脂棉球輕輕擦拭P91鋼和P92鋼試樣的拋光面,1min后試樣拋光面呈淺藍色,繼續(xù)浸蝕2~3min,當試樣拋光面變?yōu)樯罨疑螅盟疀_洗試樣,并用無水乙醇對浸蝕過的金相試樣表面進行清洗,最后用吹風機進行吹干,試樣浸蝕完畢。氫氟酸腐蝕性強,易揮發(fā),所以浸蝕試樣時應(yīng)在通風櫥中進行,盡量使自己的鼻子距離浸蝕液最遠,最好戴口罩并屏住呼吸,并佩戴耐酸堿手套。雖然浸蝕液中氫氟酸含量很低,但也應(yīng)避免接觸。
1、P91鋼試驗結(jié)果
P91鋼經(jīng)浸蝕劑1和浸蝕劑2浸蝕后的顯微組織形貌如圖1所示。
圖1 P91鋼的顯微組織形貌
浸蝕劑1浸蝕后的P91鋼的碳化物與晶界可被清晰顯示出來。與常規(guī)浸蝕劑2的浸蝕效果相比較,浸蝕劑1能著重顯示出P91鋼的晶界,便于對P91鋼的晶粒度進行評級。
2、P92鋼試驗結(jié)果
P92鋼經(jīng)浸蝕劑1和浸蝕劑2浸蝕后的顯微組織形貌如圖2所示。
圖2 P92鋼的顯微組織形貌
可見侵蝕劑1能著重顯示出P92鋼的晶界,同時也能顯示出晶粒內(nèi)部的板條狀馬氏體,便于對P92鋼的晶粒度進行評級。
浸蝕劑1的氫氟酸含量不高,一方面可降低浸蝕劑對試驗人員的危害,另一方面由于相較于晶內(nèi)的金屬活性,晶界處的金屬活性較大,易被浸蝕,微量氫氟酸的添加加大了晶界浸蝕速率,縮短了浸蝕時間,提高了晶界顯示的清晰度。其次,加入少量的雙氧水,因其具有強的氧化性,可在一定程度上加快晶界的浸蝕速率。因此,在一定的時間內(nèi),由于晶界較晶內(nèi)浸蝕程度更深而顯示出晶界。
但是浸蝕速率過快,浸蝕過程不易控制,為了調(diào)節(jié)浸蝕速率,更好地控制浸蝕程度,加入了白貓牌洗潔精,洗潔精里含有表面活性劑,一方面通過其潤濕性能改善晶界顯示效果;另一方面通過其疏水親油的性質(zhì)易于表面活性分子互相靠近聚集,形成膠團,對提高溶液的活性和顯示晶界有良好的效果。在這兩者的綜合作用下,浸蝕劑在一定時間內(nèi)對晶界和晶內(nèi)的浸蝕程度差異明顯,故此晶界被清晰地顯示出來。
在浸蝕的過程中,由于雙氧水和洗潔精的存在會產(chǎn)生大量泡沫,但不劇烈,待到泡沫基本消失時,即可沖洗試樣,需沖洗干凈洗潔精產(chǎn)生的泡沫,以便觀察。不宜浸蝕過度,若浸蝕過度則晶內(nèi)板條加深,不宜觀察晶界。
基于浸蝕劑的化學腐蝕原理,通過試驗研究,確定了一種顯示P91鋼和P92鋼原奧氏體晶界的浸蝕劑配方為1.5mL硝酸+1mL氫氟酸+2mL雙氧水+10mL白貓洗潔精+50mL蒸餾水。該浸蝕劑可清晰顯示P91鋼和P92鋼的原奧氏體晶界,便于晶粒度的評定,且該浸蝕劑配方簡單,易于操作,經(jīng)濟實惠。
作者:梁碧珂,工程師,西安熱工研究院有限公司
試驗結(jié)果與討論
分析討論
結(jié)論
來源:Internet