一种高铬钢轧辊中晶粒度大小的评价方法与流程

本发明涉及金相组织评价方法，尤其是一种晶粒度大小的评价方，属于金属材料检测技术领域。

背景技术：

高铬钢轧辊硬度高，耐磨性和抗热裂性能好。轧制中自身形成氧化膜，有利于提高轧材表面质量。高铬钢轧辊无特殊水冷却要求，由于其具有良好的性能和使用条件一直被大量使用。众所周知，钢的晶粒度大小与均匀性对钢的各种性能指标都有很大的影响，在实际生产中具有重要的意义。而对于高铬钢来说，其基体组织为马氏体、残余奥氏体和碳化物，碳化物一般沿晶粒的晶界析出。晶粒太小导致晶界过多，蠕变性能差；晶粒太大，不仅使大型锻件的性能低劣，而且对超声探伤造成不便，晶粒大小对钢的组织与性能起着决定性的作用。因此，对高铬钢轧辊中晶粒度的大小进行评价就成为评价高铬钢轧辊性能的关键。

专利文献201410718415.2中公开了一种高cr耐热钢的奥氏体晶粒度的显示方法，包括金相样品的制备，磨制和抛光，样品的化学浸蚀。通过选择苦味酸、十二烷基苯磺酸、添加剂合理配比，以及腐蚀时间的选择，可清晰地显示出超超临界高中压转子x12crmowvnbn10-1-1钢的原始奥氏体晶粒度。该方法浸蚀液组分复杂，浸蚀液的配制过程比较繁琐，在金相样品制备前还需进行热处理，整个过程耗时较长，效率低。

技术实现要素：

本发明需要解决的技术问题是提供一种高铬钢轧辊中晶粒度大小的评价方法，能够简便快速地分析出高铬钢轧辊中晶度粒的大小，判断其是否存在晶粒粗大的问题，为优化高铬钢轧辊制备工艺提供重要依据。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种高铬钢轧辊中晶粒度大小的评价方法，包括如下步骤：

a.将高铬钢轧辊切割成样品块，对样品块进行粗磨、细磨、抛光，得到镜面；

b.对镜面进行浸蚀，金相显微镜观察浸蚀程度；

c.用金相显微镜拍照，对晶粒度大小进行评价。

本发明技术方案的进一步改进在于：切割前对轧辊进行冷冻处理，冷冻温度为-15～-5℃，冷冻时间为3～5h。

本发明技术方案的进一步改进在于：切割时选取冒端辊身外环进行切割。

本发明技术方案的进一步改进在于：选择样品块靠近芯部的一面进行粗磨、细磨、抛光。

本发明技术方案的进一步改进在于：粗磨时样品块依次经过200#、400#、600#的碳化硅耐水砂纸研磨，研磨盘的转速为300～400rpm，粗磨时间共5～10min。

本发明技术方案的进一步改进在于：细磨时样品块依次在800#、1000#的氧化铝耐水砂纸上进行研磨，研磨盘的转速为200～300rpm，细磨时间共5～10min。

本发明技术方案的进一步改进在于：抛光时样品用抛光机和抛光布进行抛光。

本发明技术方案的进一步改进在于：浸蚀采用浸蚀液，浸蚀液为硝酸和无水乙醇的混合溶液，硝酸和无水乙醇的体积比为(1～5):20。

本发明技术方案的进一步改进在于浸蚀液的制备方法包括如下步骤：将硝酸滴加到无水乙醇中，边滴加边搅拌。

本发明技术方案的进一步改进在于：浸蚀时，用脱脂棉蘸取浸蚀液，擦拭镜面，来回擦拭3～5次后，重新蘸取浸蚀液重复擦拭，直至用金相显微镜观察到碳化物边界清晰为止。

由于采用了上述技术方案，本发明取得的技术进步是：

本发明的一种高铬钢轧辊中晶粒度大小的评价方法，能够简便快速地分析出高铬钢轧辊中晶粒度的大小，判断其是否存在晶粒粗大的问题，为优化高铬钢轧辊制备工艺提供重要依据。

本发明评价的是高铬钢轧辊的晶粒度大小，高铬钢轧辊基体组织为马氏体、残余奥氏体和碳化物，基体组织比较复杂，并且碳化物形态已不是传统的m3c型碳化物类型，而是具有较高显微硬度和耐磨性的孤立块状分布的m7c3型和二次碳化物，碳化物一般会沿晶粒的晶界析出。针对高铬钢轧辊的以上特性，采用硝酸和无水乙醇的混合溶液为浸蚀液，浸蚀后能够清晰地显现晶粒界，当硝酸和无水乙醇的体积比为(1～5):20时，虽然浸蚀速度慢，但是浸蚀得更深，碳化物不会沿晶粒的晶界析出，晶界轮廓清晰，晶粒与晶粒间明显地显示出平坦和粗糙的差别，并且晶粒内部不会出现蚀点，能够得到满意的金相图。如果浸蚀液中硝酸的体积比过低，则在晶粒界会形成“台阶”，会出现错误的晶粒度评价结果，如果体积比过高，则晶粒界难以分辨，无法进行评价。而且本发明的浸蚀液成分比较简单，配制方便，使用时，只需擦拭几次，即可达到浸蚀的效果，免去电解，不用反复地浸蚀和在金相显微镜下观察，缩短了检测时间，提高了检测效率。

本发明在切割时选取冒端辊身外环进行切割，高铬钢轧辊在使用时，辊身外环为主要工作部位，在此取样最具代表性，在粗磨、细磨和抛光时选择样品块靠近芯部的一面进行，经过研磨和抛光后，样品块厚度变薄，得到的观察面(镜面)更接近轧辊工作部位，评价其晶粒度大小即可知道高铬钢轧辊整体的性能，从而能够更好地为优化高铬钢轧辊制备工艺提供依据。

本发明在切割前对轧辊进行了冷冻处理，可以保证切割后的样品块内部组织保持原有状态，得到的金相图更加符合实际情况。如果切割前轧辊不经冷冻处理，则在切割过程以及后续的打磨和抛光过程中由于巨大的摩擦力而产生较大的热量和外力，从而使得切割得到的试样块受到热合外力的作用而使得内部组织发生变化，这样得到的金相组织并非真实情况的反映，影响轧辊中晶粒度大小的评价，依据此评价结果容易对高铬钢轧辊制备工艺的优化产生误导。

本发明在浸蚀前进行了粗磨、细磨、抛光，当粗磨时样品依次经过200#、400#、600#的碳化硅耐水砂纸研磨，研磨盘的转速为300～400rpm，粗磨时间共5～10min；细磨时样品依次在800#、1000#的氧化铝耐水砂纸上进行研磨，研磨盘的转速为200～300rpm，细磨时间共5～10min时，可以保证样品受力均匀，防止样品表面变形严重而影响组织的真实性，从而得到光亮无痕的镜面，为后续浸蚀和晶粒度大小评价打下了良好的基础。

本发明操作简便，检测快速，得到的晶粒度大小评价结果能够满足要求，从而为优化高铬钢轧辊制备工艺提供重要依据。

附图说明

图1是本发明的金相照片。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步详细说明。

一种高铬钢轧辊中晶粒度大小的评价方法，包括如下步骤：

a.将先将高铬钢轧辊置于轧辊冷冻设备中冷冻为3～5h，冷冻温度为-15～-5℃，在冒口端辊身边部取环，对环进行线切割，切割成长方体样品块，选择样品块靠近芯部的一面进行粗磨、细磨，用抛光机和抛光布进行抛光，得到镜面；

粗磨时样品块依次经过200#、400#、600#的碳化硅耐水砂纸研磨，研磨盘的转速为300～400rpm，粗磨时间共5～10min；

细磨时样品依次在800#、1000#的氧化铝耐水砂纸上进行研磨，研磨盘的转速为200～300rpm，细磨时间共5～10min；

b.用浸蚀液对镜面进行浸蚀，用脱脂棉蘸取浸蚀液，轻轻擦拭镜面，来回擦拭3～5次后，重新蘸取浸蚀液重复擦拭，用金相显微镜观察浸蚀程度，直至用金相显微镜观察到碳化物边界清晰为止；

浸蚀液为硝酸和无水乙醇的混合溶液，硝酸和无水乙醇的体积比(1～5):20；浸蚀液制备是将硝酸滴加到无水乙醇中，边滴加边搅拌。

c.用金相显微镜拍照，能够得到如图1所示的金相照片，然后利用photoshop软件把照片处理成黑白对比较明显的图片。用图像处理软件对图片进行平均截距的测量，评定晶粒度大小。

实施例1

一种高铬钢轧辊中晶粒度大小的评价方法，包括如下步骤：

a.先将高铬钢轧辊置于轧辊冷冻设备中冷冻为3h，冷冻温度为-15℃，选取冒端辊身外环进行切割，切割成20mm×15mm×70mm的样品块，选择样品块靠近芯部的一面进行粗磨、细磨，粗磨时，研磨盘的转速为300rpm，先用200#碳化硅耐水砂纸研磨，研磨1min，再用400#碳化硅耐水砂纸研磨，研磨2min，最后用600#碳化硅耐水砂纸研磨，研磨2min；细磨时，研磨盘的转速为200rpm，先用800#氧化铝耐水砂纸研磨，研磨2min，再用1000#氧化铝耐水砂纸研磨，研磨3min；用抛光机和抛光布进行抛光，得到镜面；

b.将1体积硝酸滴加到20体积的无水乙醇中，边滴加边搅拌得到浸蚀液，用浸蚀液对镜面进行浸蚀，用脱脂棉蘸取浸蚀液，轻轻擦拭镜面，来回擦拭3～5次后，重新蘸取浸蚀液重复擦拭，用金相显微镜观察浸蚀程度，直至用金相显微镜观察时碳化物边界清晰为止；

c.用金相显微镜拍照，利用photoshop软件把照片处理成黑白对比较明显的图片。用图像处理软件对图片进行平均截距的测量，评定晶粒度大小。

实施例2

一种高铬钢轧辊中晶粒度大小的评价方法，包括如下步骤：

a.先将高铬钢轧辊置于轧辊冷冻设备中冷冻为5h，冷冻温度为-5℃，选取冒端辊身外环进行切割，切割成20mm×15mm×70mm的样品块，选择样品块靠近芯部的一面进行粗磨、细磨，粗磨时，研磨盘的转速为400rpm，先用200#碳化硅耐水砂纸研磨，研磨2min，再用400#碳化硅耐水砂纸研磨，研磨4min，最后用600#碳化硅耐水砂纸研磨，研磨4min；细磨时，研磨盘的转速为300rpm，先用800#氧化铝耐水砂纸研磨，研磨4min，再用1000#氧化铝耐水砂纸研磨，研磨6min；用抛光机和抛光布进行抛光，得到镜面；

b.将5体积硝酸滴加到20体积的无水乙醇中，边滴加边搅拌得到浸蚀液，用浸蚀液对镜面进行浸蚀，用脱脂棉蘸取浸蚀液，轻轻擦拭镜面，来回擦拭3～5次后，重新蘸取浸蚀液重复擦拭，用蔡司金相显微镜观察浸蚀程度，直至用蔡司金相显微镜观察时碳化物边界清晰为止；

c.用蔡司金相显微镜拍照，利用photoshop软件把照片处理成黑白对比较明显的图片。用蔡司图像处理软件对图片进行平均截距的测量，评定晶粒度大小。

实施例3

一种高铬钢轧辊中晶粒度大小的评价方法，包括如下步骤：

a.先将高铬钢轧辊置于轧辊冷冻设备中冷冻为4h，冷冻温度为-10℃，选取冒端辊身外环进行切割，切割成20mm×15mm×70mm的样品块，选择样品块靠近芯部的一面进行粗磨、细磨，粗磨时，研磨盘的转速为350rpm，先用200#碳化硅耐水砂纸研磨，研磨1min，再用400#碳化硅耐水砂纸研磨，研磨3min，最后用600#碳化硅耐水砂纸研磨，研磨3min；细磨时，研磨盘的转速为250rpm，先用800#氧化铝耐水砂纸研磨，研磨2min，再用1000#氧化铝耐水砂纸研磨，研磨4min；用抛光机和抛光布进行抛光，得到镜面；

b.将3体积硝酸滴加到20体积的无水乙醇中，边滴加边搅拌得到浸蚀液，用浸蚀液对镜面进行浸蚀，用脱脂棉蘸取浸蚀液，轻轻擦拭镜面，来回擦拭3～5次后，重新蘸取浸蚀液重复擦拭，用金相显微镜观察浸蚀程度，直至用金相显微镜观察时碳化物边界清晰为止；

c.用金相显微镜拍照，利用photoshop软件把照片处理成黑白对比较明显的图片。用图像处理软件对图片进行平均截距的测量，评定晶粒度大小。