一种高碳钢盘条组织晶粒度评级方法与流程

本发明涉及一种评级方法，具体涉及一种高碳钢盘条组织晶粒度评级方法。

背景技术：

高碳钢盘条是钢坯经过加热奥氏体化后进行热轧，然后以空冷的方式冷却，获得易于拉拔的索氏体组织。用硝酸酒精溶液直接侵蚀后得到的就是实际晶粒度，这种高碳钢组织的晶界细小，加上索氏体组织是由铁素体和渗碳体交替组成的，并且索氏体组织在光学显微镜500倍下是分不出铁素体和渗碳体交替分布的这种组织形貌，其原奥氏体晶界也不易被腐蚀出来，呈现给我们的就是团状组织形貌，无法得出组织团的晶界在哪里，这种方法虽简便，但我们无法用gb/t6394-2002晶粒度标准评级图来直接评定，主要是晶粒度标准评级图给出的晶粒度只有晶界并没有组织显示。晶粒度标准评级图共分四个系列，分别称为系列图片ⅰ、系列图片ⅱ、系列图片ⅲ和系列图片ⅳ，具体晶粒度标准评级图系列图片适用范围如表1所示。从表1中可看到没有哪个系列图片是适用于高碳钢盘条实际晶粒度的。

表1晶粒度标准评级图中的系列图片号的适用范围

要想采用晶粒度标准评级图准确评定高碳钢盘条晶粒度只能评定其奥氏体晶粒度，而无法评定实际组织晶粒度。评定高碳钢盘条的奥氏体晶粒度，首先要先进行热处理，如采用直接淬硬法，这种方法不但繁琐而且在热处理过程中若温度与保温时间处理不当，会造成奥氏体晶粒粗大或者是奥氏体不充分等不良因素，从而会进一步影响到结果评定。而且评定的是奥氏体晶粒度而非实际晶粒度，这样不能直观的反应生产工艺的优劣，所以也不能指导生产工艺的改进。故而要想直接评定高碳钢盘条实际晶粒度，就要重新制定评定实际晶粒度的评定方法。

技术实现要素：

本发明的目的在于针对评定高碳钢盘条实际晶粒度现有技术的不足，现提供一种能够直接评定高碳钢盘条实际晶粒度的高碳钢盘条组织晶粒度评级方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种高碳钢盘条组织晶粒度评级方法，其创新点在于：经过制样、机械处理、化学处理、观察评定和出示结果步骤，完成高碳钢盘条组织晶粒度评级；具体步骤如下：

（1）制样：在高碳钢盘条横截面上截取横向试样，所述试样长度为8-10mm；

（2）机械处理：将截取的试样进行机械处理，所述机械处理包括镶嵌、研磨和抛光处理；

（3）化学处理：将机械处理后的试样经过化学处理，然后放置待用；

（4）观察评定：采用的方法为直接比较法，即将化学处理后的试样放置在金相显微镜下，观察试样的金相组织，将观察到的金相组织与组织晶粒度评级图谱直接对比，从而来评定试样的组织晶粒度级别；

（5）出示结果：按检测位置出示评定等级。

进一步的，所述步骤（3）中的化学处理为：先用硝酸酒精溶液对试样进行腐蚀，然后用水对腐蚀后的试样进行冲洗，直至试样表面没有硝酸酒精溶液，接着再用酒精对试样进行清洗，最后用吹风机将试样进行吹干待用。

进一步的，所述硝酸酒精溶液的浓度为3%-4%，所述腐蚀时间为8秒-12秒。

进一步的，所述步骤（4）中在金相显微镜500倍和100倍条件下进行试样金相组织的观察评定，当两个倍数下评定的级别不统一时，以100倍下评定的为主，500倍下评定的为辅。

进一步的，所述步骤（4）中的观察位置为：高碳钢盘条直径四分之一的检测环上和芯部。

进一步的，所述步骤（4）中的评定视场为：在高碳钢盘条直径四分之一的检测环上选取4个视场，相邻两个视场间隔90°，然后对4个视场组织晶粒度进行分别评级，当4个视场组织晶粒度的级别不相同时，取其平均值为试样的组织晶粒度级别；当4个视场组织晶粒度级别有三个或者四个均相同时，以相同值代表试样的组织晶粒度级别；所述芯部选取1个视场。

进一步的，所述步骤（4）中的评定方法为：采用直接比较法，在评定组织晶粒度级别时，介于两个级别之间的，可评半级。

进一步的，所述步骤（4）中组织晶粒度评级图谱共7个级别，分100倍与500倍。

进一步的，所述步骤（5）中的出示结果为：高碳钢盘条直径四分之一的检测环上和芯部分别出示评定级别。

本发明的有益效果如下：

（1）本发明通过评定组织晶粒度,即显微组织团形貌大小，实现了对高碳钢盘条实际晶粒度的评定，弥补了高碳钢组织晶界不分明，无法辨明奥氏体晶粒度晶界，无法正确评定等级的技术不足。

（2）本发明通过限制硝酸酒精浓度和腐蚀时间，实现试样表面腐蚀程度一致，在与标准图谱相比较，能够减少评定误差。

（3）本发明通过分别在100倍和500倍下对组织晶粒度的评定，实现了倍数之间的互补作用，100倍观察的面积较大，从整体上评定组织晶粒度，500倍观察的面积较小，但从细节上能够进一步确认组织晶粒度的级别，在两个一大一小倍数下评定，能够保障组织晶粒度级别的准确性。在评定时，当两个倍数下评定的级别不统一时，以100倍下评定的为主，500倍下评定的为辅，因为100倍注重的是整体评定，500倍注重的是细节。

（4）本发明通过观察位置规定在高碳钢盘条直径四分之一的检测环上和芯部，在高碳钢盘条直径四分之一的检测环上选取4个视场，相邻两个视场间隔90°，芯部选取1个视场，观察位置与视场的选择，能够确保评定了整个高碳钢盘条截面组织晶粒度的大小情况，这样的观察位置与视场的选择，避免从一个点或者说一个位置给出的组织晶粒度，避免了评定结果片面化、局部性等缺点。同时，规定了在高碳钢盘条直径四分之一的检测环上4个视场组织晶粒度的级别评定原则，当4个视场组织晶粒度的级别不相同时，取其平均值为试样的组织晶粒度级别；当4个视场组织晶粒度级别有三个或者四个均相同时，以相同值代表试样的组织晶粒度级别，更进一步反映出高碳钢盘条整个截面组织晶粒度的大小情况，使高碳钢盘条整个截面均为组织晶粒度的评定中占有份额。这样，得到的评定结果代表性强且真实有效。

（5）本发明通过制样、机械处理、化学处理、观察评定和出示结果步骤完成对试样的组织晶粒度的检测，方法简便并且评定结果直观有效。不需要热处理得到奥氏体晶粒度在进行评定。这样，避免了热处理过程带来的温度与保温时间不当，而造成的奥氏体晶粒粗大或者是奥氏体不充分等不良因素，而进一步影响到结果评定。

（6）制绳用热处理高碳钢钢丝也可采用本发明进行评定组织晶粒度。

附图说明

图1为本发明的45钢在100倍金相显微镜下的组织形貌图；

图2为本发明的45钢在500倍金相显微镜下的组织形貌图；

图3为本发明的60钢在500倍金相显微镜下的组织形貌图；

图4为本发明的82b钢在500倍金相显微镜下的组织形貌图；

图5为本发明的82b钢在100倍金相显微镜下的采用直接淬硬法得到的奥氏体晶粒度形貌图；

图6为本发明的低碳钢在500倍金相显微镜下的组织形貌图；

图7为本发明的1.0级100倍下高碳钢盘条组织晶粒度评级图；

图8为本发明的1.0级500倍下高碳钢盘条组织晶粒度评级图；

图9为本发明的2.0级100倍下高碳钢盘条组织晶粒度评级图；

图10为本发明的2.0级500倍下高碳钢盘条组织晶粒度评级图；

图11为本发明的3.0级100倍下高碳钢盘条组织晶粒度评级图；

图12为本发明的3.0级500倍下高碳钢盘条组织晶粒度评级图；

图13为本发明的4.0级100倍下高碳钢盘条组织晶粒度评级图；

图14为本发明的4.0级500倍下高碳钢盘条组织晶粒度评级图；

图15为本发明的5.0级100倍下高碳钢盘条组织晶粒度评级图；

图16为本发明的5.0级500倍下高碳钢盘条组织晶粒度评级图；

图17为本发明的6.0级100倍下高碳钢盘条组织晶粒度评级图；

图18为本发明的6.0级500倍下高碳钢盘条组织晶粒度评级图；

图19为本发明的7.0级100倍下高碳钢盘条组织晶粒度评级图；

图20为本发明的7.0级500倍下高碳钢盘条组织晶粒度评级图。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

一种高碳钢盘条组织晶粒度评级方法，经过制样、机械处理、化学处理、观察评定和出示结果步骤，完成高碳钢盘条组织晶粒度评级；具体步骤如下：

（1）制样：在高碳钢盘条横截面上截取横向试样，试样长度为8-10mm；

（2）机械处理：将截取的试样进行机械处理，机械处理包括镶嵌、研磨和抛光处理；

（3）化学处理：将机械处理后的试样经过化学处理，然后放置待用；

（4）观察评定：采用的方法为直接比较法，即将化学处理后的试样放置在金相显微镜下，观察试样的金相组织，将观察到的金相组织与组织晶粒度评级图谱直接对比，从而来评定试样的组织晶粒度级别；

（5）出示结果：按检测位置出示评定等级。

步骤（3）中的化学处理为：先用硝酸酒精溶液对试样进行腐蚀，然后用水对腐蚀后的试样进行冲洗，直至试样表面没有硝酸酒精溶液，接着再用酒精对试样进行清洗，最后用吹风机将试样进行吹干待用，硝酸酒精溶液的浓度为3%-4%，腐蚀时间为8秒-12秒。

步骤（4）中在金相显微镜500倍和100倍条件下进行试样金相组织的观察评定，当两个倍数下评定的级别不统一时，以100倍下评定的为主，500倍下评定的为辅。

步骤（4）中的观察位置为：高碳钢盘条直径四分之一的检测环上和芯部。

步骤（4）中的评定视场为：在高碳钢盘条直径四分之一的检测环上选取4个视场，相邻两个视场间隔90°，然后对4个视场组织晶粒度进行分别评级，当4个视场组织晶粒度的级别不相同时，取其平均值为试样的组织晶粒度级别；当4个视场组织晶粒度级别有三个或者四个均相同时，以相同值代表试样的组织晶粒度级别；芯部选取1个视场。

步骤（4）中的评定方法为：采用直接比较法，在评定组织晶粒度级别时，介于两个级别之间的，可评半级。

步骤（4）中组织晶粒度评级图谱共7个级别，分100倍与500倍。

步骤（5）中的出示结果为：高碳钢盘条直径四分之一的检测环上和芯部分别出示评定级别。

（一）试验方案

选取45钢、60钢和82b钢三种牌号的高碳钢盘条，每种牌号取五个试样，分别经切割→镶嵌→磨制→抛光后得到横截面金相试样，先用硝酸酒精溶液侵蚀，在光学显微镜下采集晶粒度照片与本发明的评级图谱相比较并进行评级。

（二）试验检测设备

本试验所用仪器有德国蔡司公司的zeissaxioscopea1m光学显微镜；

上海光相制样设备有限公司的q-2b切割机、pa-2磨抛机、p-2抛光机和xq-2b金相镶嵌机。

（三）结果与分析

直接侵蚀法是将制备好的样品不经过任何热处理，直接用国标中规定的3%-4%的硝酸酒精溶液侵蚀显示组织和晶粒的大小，硝酸酒精溶液是金相组织检验中采用最广泛的侵蚀剂之一，也是目前各大钢厂显示组织和晶粒度的常规方法，高碳钢盘条直接用硝酸酒精溶液侵蚀后观察，组织中除少量黑白相间的珠光体组织和灰黑色的块状组织外，在晶界处还观察到白条状的先共析相如图1、2、3所示。45钢中先共析相为铁素体，由于45钢相比60钢、82b含碳量少，所以先共析相比较多，先共析相在晶界析出且在硝酸酒精溶液侵蚀下呈白色细条状组织，从图1可观察到，45钢由于先共析相铁素体在晶界呈网状以及半网状状态分布，虽然晶粒较60钢、82b钢晶界分明，但用gb/t6394-2002的晶粒度标准评级图来评定的话，还是会有误差的，毕竟先共析相相比索氏体组织还是相差太多。

从图3中60钢500倍下的显微组织可观察到先共析相非常少，在100倍下根本看不到晶界，完全不能用gb/t6394-2002中的晶粒度标准评级图来评定。82b钢中先共析相一般为渗碳体，但钢中成分分布不均匀时，82b钢中有时也会存在铁素体。但渗碳体和铁素体在硝酸酒精溶液侵蚀时均呈白色，并不会影响到晶粒度的检测。如图4所示，82b钢在金相显微镜下500倍下组织晶粒度的形貌，晶界处基本无先共析相析出，组织晶界不明，很难辨明珠光体团的界限，而且只有少部分显示出片层结构，大部分呈灰黑色块状组织，所以根本就不能采用gb/t6394-2002中的晶粒度标准评级图来评定。

如图5所示为本发明的82b钢在100倍金相显微镜下的采用直接淬硬法得到的奥氏体晶粒度形貌图，即将抛光好的试样置于860℃的热处理加热炉内，保温1小时，淬火后轻轻抛去外面的氧化皮，只保留一薄层的氧化铁皮得到奥氏体晶粒度，可以观察到只有晶界并没有组织显示，可以说对于高碳钢盘条来讲，奥氏体晶粒度与实际晶粒度有着太大的区别，gb/t6394-2002中的晶粒度标准评级图主要就是针对这种只显示晶界未显示组织的晶粒度大小，或者是晶界分明，也显示出组织，但组织分明的低碳钢正火组织即铁素体钢的铁素体晶粒，如图6所示为本发明的低碳钢在500倍金相显微镜下的组织形貌图。图1、2、3、4与图5、6相比较，根本就是截然不同的组织形貌，所以82b钢的实际晶粒度根本就不能采用gb/t6394-2002中的晶粒度标准评级图来评定。

如图7-图20所示为本发明的各级在100倍和500倍下高碳钢盘条组织晶粒度评级图，本发明是将制备好的金相试样置于金相显微镜下在相应的倍数下的组织形貌图与相应倍数下的评级图进行对比，完成高碳钢盘条组织晶粒度的评级。

综上所述，针对高碳钢盘条组织特点，应该制定新的评定方式，即本发明的评级方法，操作简单，给生产厂家对盘条质量控制提供了便利的检测方式，同时也可以用于热处理钢丝的组织晶粒度的评定。

本发明通过评定组织晶粒度,即显微组织团形貌大小，实现了对高碳钢盘条实际晶粒度的评定，弥补了高碳钢组织晶界不分明，无法辨明奥氏体晶粒度晶界，无法正确评定等级的技术不足。

本发明通过限制硝酸酒精浓度和腐蚀时间，实现试样表面腐蚀程度一致，在与标准图谱相比较，能够减少评定误差。

本发明通过分别在100倍和500倍下对组织晶粒度的评定，实现了倍数之间的互补作用，100倍观察的面积较大，从整体上评定组织晶粒度，500倍观察的面积较小，但从细节上能够进一步确认组织晶粒度的级别，在两个一大一小倍数下评定，能够保障组织晶粒度级别的准确性。在评定时，当两个倍数下评定的级别不统一时，以100倍下评定的为主，500倍下评定的为辅，因为100倍注重的是整体评定，500倍注重的是细节。

本发明通过观察位置规定在高碳钢盘条直径四分之一的检测环上和芯部，在高碳钢盘条直径四分之一的检测环上选取4个视场，相邻两个视场间隔90°，芯部选取1个视场，观察位置与视场的选择，能够确保评定了整个高碳钢盘条截面组织晶粒度的大小情况，这样的观察位置与视场的选择，避免从一个点或者说一个位置给出的组织晶粒度，避免了评定结果片面化、局部性等缺点。同时，规定了在高碳钢盘条直径四分之一的检测环上4个视场组织晶粒度的级别评定原则，当4个视场组织晶粒度的级别不相同时，取其平均值为试样的组织晶粒度级别；当4个视场组织晶粒度级别有三个或者四个均相同时，以相同值代表试样的组织晶粒度级别，更进一步反映出高碳钢盘条整个截面组织晶粒度的大小情况，使高碳钢盘条整个截面均为组织晶粒度的评定中占有份额。这样，得到的评定结果代表性强且真实有效。

本发明通过制样、机械处理、化学处理、观察评定和出示结果步骤完成对试样的组织晶粒度的检测，方法简便并且评定结果直观有效。不需要热处理得到奥氏体晶粒度在进行评定。这样，避免了热处理过程带来的温度与保温时间不当，而造成的奥氏体晶粒粗大或者是奥氏体不充分等不良因素，而进一步影响到结果评定。制绳用热处理高碳钢钢丝也可采用本发明进行评定组织晶粒度。

上述实施例只是本发明的较佳实施例，并不是对本发明技术方案的限制，只要是不经过创造性劳动即可在上述实施例的基础上实现的技术方案，均应视为落入本发明专利的权利保护范围内。