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15CrMo钢和12Cr1MoV钢金相的快速检验方法

http://www.qctester.com/ 来源: 本站原创  浏览次数:8262 发布时间:2018-8-14 QC检测仪器网

  珠光体耐热钢是基体为珠光体或贝氏体组织的低合金耐热钢,目前应用最广泛的是15CrMo和12Cr1MoV珠光体耐热钢,主要用作锅炉水冷壁、过热器、再热器、省煤器等部件,是火力发电厂金相检验最常见的材质之一。

今天笔者将为大家介绍一种替代传统打磨抛光的金相检验方法,该方法能够大量缩短金相检验的时间,满足现场大量金相快速检验的要求。

  试验准备

  1.试验材料

  15CrMo钢和12Cr1MoV钢,其化学成分如表1所示。

表1 15CrMo钢和12Cr1MoV钢的化学成分(质量分数)

  2.磨抛光侵蚀剂

  磨抛光侵蚀剂成分及试验参数如表2所示。

表2 磨抛光侵蚀剂成分及试验参数

  金相制样方法

  1.机械打磨抛光法

  操作流程:角磨机打磨试样表面油漆及氧化皮→240号、400号、600号砂纸由粗到细打磨→W10、W5研磨膏机械抛光→丙酮清洁→侵蚀剂侵蚀→丙酮清洁→覆膜→留样。

  图1是在现场利用机械打磨抛光法制备的15CrMo钢金相试样的显微组织形貌。机械打磨抛光制作一个金相试样需40~60min,仅磨光和抛光就需要30~40min,不能满足火电厂部件大量金相检验的要求,因此现场金相试样快速制备的关键是如何缩短磨光和抛光时间。

图1 机械打磨抛光法制备的15CrMo钢金相试样的显微组织形貌

2.磨抛光侵蚀剂法

操作流程:使用角磨机去除试样表面氧化皮和油漆,用镊子夹取脱脂棉蘸取表2所述磨抛光侵蚀剂,反复擦拭试样表面;在擦拭过程中,磨抛光侵蚀剂中H和试样发生置换反应,试样表面出现大量气泡,待脱脂棉被氧化后颜色变暗后,试样表面出现钝化,磨抛光侵蚀剂与试样表面的反应逐渐变缓,此时需更换被氧化的脱脂棉,待试样表面侵蚀光亮,如图2a)所示,迅速使用大量丙酮冲洗试样表面;操作过程中需要注意,氢氟酸是一种强酸,对试样腐蚀迅速,若不及时冲洗,试样表面会出现大量腐蚀产物,如图2b)所示,应重新打磨后再进行侵蚀;待试样表面干燥后,用镊子夹取AC覆膜纸,用针管滴加丙酮将AC覆膜纸附着在覆膜区,干燥后小心揭取贴于标记好的载玻片上,以备在试验室光学显微镜下观察记录。

(a)适当腐蚀

 

(b)过度腐蚀

图2 磨抛光侵蚀后的15CrMo钢宏观形貌

  试验结果与讨论

  1.15CrMo钢试验结果

  使用表2中配置的磨抛侵蚀剂擦拭15CrMo钢试样表面,在光学显微镜下观察金相显微组织,结果见图3,同机械打磨抛光法图1中15CrMo钢显微组织对比,磨抛光侵蚀剂制作的金相组织更清晰,晶界更明显。

(a)侵蚀30s

(b)侵蚀60s

图3 磨抛光侵蚀剂法制备的5CrMo钢金相试样的显微组织形貌

  2.12CrMoV钢试验结果

  对于服役的12CrMoV钢,利用磨抛光侵蚀剂也可快速制作金相显微组织,试验结果见图4。

(a)侵蚀30s

(b)侵蚀60s

图4 磨抛光侵蚀剂法制备的12CrMoV钢金相试样的显微组织形貌

  分析与讨论

  采用磨抛光侵蚀剂制备15CrMo和12Cr1MoV珠光体型耐热钢金相试样,无需使用砂纸逐步打磨和研磨膏抛光,相比机械打磨抛光法能够节约大量时间,省略多项操作工序,快速制备一个现场金相试样只需10~15min,劳动强度低,制备出的金相质量高,且可适用于形状复杂、曲率半径较小及大型工件等复杂部件。

  采用磨抛光侵蚀剂进行侵蚀时,试样表面的金属原子与氢氟酸和草酸发生化学反应产生H和CO32,生成大量气泡。表面划痕凸起处的金属离子向溶液聚集处扩散,微凹处金属离子的含量增加,扩散困难,不易发生溶解,正是由于这种凸凹不平区域金属离子的扩散难易导致溶解速率不同,才使钢材表面趋于光亮平整。

  另外,由于磨抛光侵蚀液的腐蚀性较强,使用过程要严格把控时间,以防出现过腐蚀现象,影响显微组织观察,因此15CrMo钢和12Cr1MoV钢的最佳侵蚀时间约为60s;在试验时还应注意以下几点:此磨抛光侵蚀剂中含有易挥发的双氧水和草酸,因此在使用中应现用现配,避免长时间放置后双氧水和草酸挥发使磨抛光侵蚀剂失去效力;侵蚀剂在配置和使用过程中要使用塑料容器,防止氢氟酸与玻璃器皿发生化学反应,发导致泄漏;由于氢氟酸对皮肤有伤害,在配置和使用过程中都应佩戴耐酸碱腐蚀的手套,做好防护措施。

  结论

  采用由25ml蒸馏水、30ml双氧水、2ml氢氟酸和2g草酸配置的磨抛光侵蚀剂,在室温下侵蚀试样约60s,可得到显示良好的15CrMo钢和12Cr1MoV钢显微组织。

  磨抛光侵蚀剂法可替代传统打磨抛光法制备金相试样,此法省时省力,适用于火电厂大批量现场金相检验工作,且能够满足不破坏工件、部件不规则和位置不佳等条件下的现场金相检验。

                                                                                                                                                                 节选自:《理化检验—物理分册》 Vol.53 2017.11

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