專(zhuān)利名稱(chēng)：一種高強(qiáng)高韌Fe-Mn-C系孿晶誘發(fā)塑性鋼的電解腐蝕方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于高強(qiáng)高韌鋼的表面處理領(lǐng)域，并涉及一種高強(qiáng)高韌Fe-Mn-C系孿晶誘 發(fā)塑性鋼的電解腐蝕方法。
背景技術(shù)：
出于成本、能源、安全、環(huán)境等方面的考慮，汽車(chē)輕量化是現(xiàn)代汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展方 向。追求高強(qiáng)度、高塑性成為未來(lái)汽車(chē)用鋼的設(shè)計(jì)和研究的一種趨勢(shì)。近年來(lái)，世界各主要 鋼鐵企業(yè)和研究部門(mén)開(kāi)展了集中攻關(guān)，開(kāi)發(fā)出一系列高強(qiáng)高韌的汽車(chē)用鋼，如雙相鋼、相變 誘導(dǎo)塑性鋼和孿晶誘發(fā)塑性鋼(TWIP鋼)，其中TWIP鋼的綜合性能為最佳，其強(qiáng)塑積通常在 50000MPa% 以上。TffIP鋼主要包括Fe-Mn-Si-Al、Fe-Mn-C, Fe-Mn-Al-C等成分體系，但采用含量較 高的Al和Si的Fe-Mn-Si-Al系和Fe-Mn-Al-C系TWIP鋼板因澆鑄和表面質(zhì)量問(wèn)題已被證 明很難用于大規(guī)模的工業(yè)生產(chǎn)，僅適用于科學(xué)研究。而Fe-Mn-C系相對(duì)較容易的熔煉澆鑄， 因此最具產(chǎn)業(yè)化和工業(yè)應(yīng)用前景，是TWIP鋼研究的熱點(diǎn)和重點(diǎn)。在TWIP鋼的研究領(lǐng)域中，常需要對(duì)TWIP鋼形變前組織形貌、晶界特征、織構(gòu)等進(jìn) 行觀測(cè)，而TWIP鋼因初始硬度低、易加工硬化等特點(diǎn)，機(jī)械拋光和腐蝕后通常會(huì)留有劃痕 和拋光變形所導(dǎo)致的擾動(dòng)層、形變孿晶等附加表面變形，從而影響了微觀組織觀察和實(shí)驗(yàn) 數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。電解腐蝕是另一種常用的合金表面制備手段，目前，TWIP鋼在該領(lǐng)域的研究較少， 相關(guān)報(bào)道和專(zhuān)利中，僅見(jiàn)蘇鈺等(CN101701353A)提供了一種針對(duì)熱軋F(tuán)e_(25% 33% ) Mn-(2% 4% )Α1-(2. 3 2. 55% ) Si系TWIP鋼的電解拋光方法。發(fā)明人嘗試使用該方 法類(lèi)似地制備Fe-Mn-C系TWIP鋼，發(fā)現(xiàn)幾乎無(wú)法獲得正常的金相組織。其原因可能在于兩 種鋼雖然同屬于TWIP鋼，然兩種鋼合金成分的巨大差異顯著地改變了電化學(xué)性能?？紤]到 Fe-Mn-Al-Si體系TWIP鋼已被證明難以產(chǎn)業(yè)化而Fe-Mn-C系TWIP鋼具有良好的工業(yè)化前 景，有必要開(kāi)發(fā)一種顯像性能好、簡(jiǎn)單易行、可推廣實(shí)用的Fe-Mn-C系TWIP鋼的電解腐蝕方 法，為T(mén)WIP鋼的科學(xué)研究和產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供必要的推力。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于提供一種Fe-Mn-C系TWIP鋼的電解腐蝕方法，用該方法所制 Fe-Mn-C系TWIP鋼的電解腐蝕組織中可以清晰看到奧氏體晶粒以及退火孿晶，不存在劃痕 和拋光變形所導(dǎo)致的擾動(dòng)層、形變孿晶等附加表面變形，圖片細(xì)節(jié)突出，效果良好，簡(jiǎn)單實(shí) 用，易于推廣，可滿足實(shí)驗(yàn)室和企業(yè)對(duì)不同尺寸Fe-Mn-C系TWIP鋼的金相、晶界類(lèi)型分析、 應(yīng)力測(cè)試、織構(gòu)測(cè)算等要求。本發(fā)明通過(guò)如下步驟實(shí)現(xiàn)TWIP鋼的化學(xué)組分(以重量計(jì))為0. 2 0. 7% C， 17 24% Mn，其余為Fe和熔煉過(guò)程中不可避免的雜質(zhì)。第一步，調(diào)配腐蝕電解液，按體積分?jǐn)?shù)(10 %高氯酸、80% 90%冰醋酸和0
310%丙三醇)量取高氯酸、冰醋酸和丙三醇，注入電解槽并攪拌均勻；第二步，將TWIP鋼試樣與電解腐蝕儀陽(yáng)極連接，與電解腐蝕儀陰極共置于電解液 中，保持陰陽(yáng)極距離1 5cm，施加工作電壓為30 45V，電流密度為0. 5 1. 5A/cm2,并用 攪拌器勻速攪拌電解液；腐蝕液溫度為10 50°C，腐蝕時(shí)間為30 120s。第三步，結(jié)束后取出試樣，立即置于蒸餾水中超聲清洗IOs以去除殘余電解液，再 用無(wú)水乙醇漂洗后冷風(fēng)吹干，即得電解腐蝕好的試樣。
本發(fā)明具有的有益效果1、經(jīng)本發(fā)明所得Fe-Mn-C系TWIP鋼顯微組織中不存在劃痕和拋光變形所導(dǎo)致的 擾動(dòng)層、形變孿晶等附加表面變形。2、經(jīng)本發(fā)明所得Fe-Mn-C系TWIP鋼腐蝕組織清晰，細(xì)節(jié)突出，有利于對(duì)TWIP鋼組 織特征的觀察。3、由于電解腐蝕的電流與試樣工作面積成正比，本發(fā)明所得電解腐蝕方法重演性 好，所得參數(shù)可滿足各種場(chǎng)合對(duì)不同尺寸Fe-Mn-C系TWIP鋼的金相、應(yīng)力測(cè)試、織構(gòu)測(cè)算、 晶界類(lèi)型分析等要求。4、電解腐蝕與電解拋光的原理上相通，因此本發(fā)明所得電解腐蝕方法對(duì)Fe-Mn-C 系TWIP鋼工業(yè)生產(chǎn)中鍍鋅前的電解拋光方法具有指導(dǎo)意義。


圖1采用本發(fā)明電解腐蝕制備的金相組織照片圖2采用常規(guī)金相制備方法制備的金相組織照片圖3采用本發(fā)明電解腐蝕制備的金相組織照片圖4采用本發(fā)明電解腐蝕制備的金相組織照片
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1 TffIP鋼成分(以重量計(jì))0· 7% C，17% Mn，其余為Fe和熔煉過(guò)程中不可避免的雜質(zhì)。實(shí)驗(yàn)方法第一步，調(diào)配腐蝕電解液，按體積分?jǐn)?shù)(10%高氯酸、80%冰醋酸、10% 丙三醇)量取高氯酸、冰醋酸和丙三醇，注入電解槽并攪拌均勻；第二步，將TWIP鋼試樣與 電解腐蝕儀陽(yáng)極連接，與電解腐蝕儀陰極共置于電解液中，保持陰陽(yáng)極距離5cm，施加工作 電壓為30V，電流密度為0. 5A/cm2，并用攪拌器勻速攪拌電解液；腐蝕時(shí)間為120s，結(jié)束后 取出試樣，立即置于蒸餾水中超聲清洗IOs以去除殘余電解液，再用無(wú)水乙醇漂洗后冷風(fēng) 吹干，即得電解腐蝕好的試樣。成果電解拋光后組織金相照片如圖1所示。如圖可見(jiàn)，電解腐蝕組織中可以清晰 看到奧氏體晶粒以及退火孿晶。不存在劃痕和拋光變形所導(dǎo)致的擾動(dòng)層、形變孿晶等附加 表面變形。圖片細(xì)節(jié)突出，效果良好。作為對(duì)比，圖2顯示了同樣的合金經(jīng)過(guò)常規(guī)的金相制 備方法(砂紙磨平，拋光，5%硝酸酒精浸蝕)所得金相組織，可以發(fā)現(xiàn)圖片中存在大量的由 于水漬造成的黑點(diǎn)。雖然也能觀察到一些退火孿晶特征，但由于砂紙磨平及拋光時(shí)在表面 產(chǎn)生了形變層，使得晶界難以清晰腐蝕出，整個(gè)圖像顯得較為模糊。
實(shí)施例2
TffIP鋼成分(以重量計(jì))0. 2% C, 24% Mn，其余為Fe和熔煉過(guò)程中不可避免的 雜質(zhì)。實(shí)驗(yàn)方法第一步，調(diào)配腐蝕電解液，按體積分?jǐn)?shù)(10%高氯酸、90%冰醋酸)量取 高氯酸和冰醋酸，注入電解槽并攪拌均勻；第二步，將TWIP鋼試樣與電解腐蝕儀陽(yáng)極連接， 與電解腐蝕儀陰極共置于電解液中，保持陰陽(yáng)極距離lcrn，施加工作電壓為45V，電流密度 為1. 5A/cm2,并用攪拌器勻速攪拌電解液；腐蝕時(shí)間為30s，結(jié)束后取出試樣，立即置于蒸 餾水中超聲清洗IOs以去除殘余電解液，再用無(wú)水乙醇漂洗后冷風(fēng)吹干，即得電解腐蝕好 的試樣。成果電解拋光后組織金相照片如圖3所示。如圖可見(jiàn)，電解腐蝕組織中可以清晰 看到奧氏體晶粒以及退火孿晶。不存在劃痕和拋光變形所導(dǎo)致的擾動(dòng)層、形變孿晶等附加 表面變形。圖片細(xì)節(jié)突出，效果良好。實(shí)施例3 TWIP鋼成分(以重量計(jì))0. 45% C，21% Mn，其余為Fe和熔煉過(guò)程中不可避免的 雜質(zhì)。實(shí)驗(yàn)方法第一步，調(diào)配腐蝕電解液，按體積分?jǐn)?shù)(10%高氯酸、85%冰醋酸和5% 丙三醇)量取高氯酸、冰醋酸個(gè)丙三醇，注入電解槽并攪拌均勻；第二步，將TWIP鋼試樣與 電解腐蝕儀陽(yáng)極連接，與電解腐蝕儀陰極共置于電解液中，保持陰陽(yáng)極距離3cm，施加工作 電壓為37V，電流密度為lA/cm2，并用攪拌器勻速攪拌電解液；腐蝕時(shí)間為85s，結(jié)束后取出 試樣，立即置于蒸餾水中超聲清洗IOs以去除殘余電解液，再用無(wú)水乙醇漂洗后冷風(fēng)吹干， 即得電解腐蝕好的試樣。成果電解拋光后組織金相照片如圖4所示。如圖可見(jiàn)，電解腐蝕組織中可以清晰 看到奧氏體晶粒以及退火孿晶，不存在劃痕和拋光變形所導(dǎo)致的擾動(dòng)層、形變孿晶等附加 表面變形。圖片細(xì)節(jié)突出，效果良好。上述具體實(shí)施例用來(lái)解釋說(shuō)明本發(fā)明，而不是對(duì)本發(fā)明進(jìn)行限制。在本發(fā)明的精 神和權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)，對(duì)本發(fā)明做出的任何修改和改變都落入本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
一種高強(qiáng)高韌Fe Mn C系孿晶誘發(fā)塑性(TWIP)鋼的電解腐蝕方法，其特征在于鋼的化學(xué)組分(以重量計(jì))為0.2～0.7％C，17～24％Mn，其余為Fe和熔煉過(guò)程中不可避免的雜質(zhì)。方法實(shí)施過(guò)程為第一步，調(diào)配電解腐蝕液，按體積分?jǐn)?shù)(10％高氯酸、80％～90％冰醋酸和0～10％丙三醇)量取高氯酸、冰醋酸和丙三醇，注入電解槽并攪拌均勻；第二步，將TWIP鋼試樣與電解腐蝕儀陽(yáng)極連接，與電解腐蝕儀陰極共置于槽內(nèi)電解液中，保持陰陽(yáng)極距離1～5cm，施加工作電壓為30～45V，電流密度為0.5～1.5A/cm2，并開(kāi)動(dòng)攪拌器勻速攪拌電解液，腐蝕液溫度為10～50℃，腐蝕時(shí)間為30～120s；第三步，結(jié)束后取出試樣，立即置于蒸餾水中超聲清洗10s以去除殘余電解液，用無(wú)水乙醇漂洗后冷風(fēng)吹干，即得電解腐蝕好的試樣。
2.如權(quán)利要求1所述的高強(qiáng)高韌Fe-Mn-C系TWIP鋼的電解腐蝕方法，其特征在于電 解腐蝕液為10%高氯酸、80% 90%冰醋酸和0 10%丙三醇(以體積計(jì))混合溶液，工作 電壓為30 45V，電流密度為0. 5 1. 5A/cm2，腐蝕時(shí)間為30 120s，腐蝕液溫度為10 50°C，陰陽(yáng)極距離1 5cm。
3.如權(quán)利要求1所述的高強(qiáng)高韌Fe-Mn-C系TWIP鋼的電解腐蝕方法，其特征在于電 解腐蝕TWIP鋼的化學(xué)組分(以重量計(jì))為0. 2 0. 7% C，17 24% Mn，其余為Fe和熔煉 過(guò)程中不可避免的雜質(zhì)。
4.如權(quán)利要求1所述的高強(qiáng)高韌Fe-Mn-C系TWIP鋼的電解腐蝕方法，其特征在于電 解腐蝕過(guò)程中電流密度為0. 5 1. 5A/cm2，特別優(yōu)選的是0. 9 1. lA/cm2。
5.如權(quán)利要求1所述的高強(qiáng)高韌Fe-Mn-C系TWIP鋼的電解腐蝕方法，其特征在于電 解腐蝕過(guò)程中腐蝕液溫度為10 50°C，特別優(yōu)選的是25 28°C。
6.如權(quán)利要求1所述的高強(qiáng)高韌Fe-Mn-C系TWIP鋼的電解腐蝕方法，其特征在于電 解腐蝕過(guò)程中陰陽(yáng)極距離1 5cm，特別優(yōu)選的是3cm。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種高強(qiáng)高韌Fe-Mn-C系孿晶誘發(fā)塑性(TWIP)鋼的電解腐蝕方法。該鋼種作為第二代TWIP鋼，適用于汽車(chē)抗沖擊結(jié)構(gòu)件或其他領(lǐng)域，包含以下化學(xué)組分(以重量計(jì))0.2～0.7％C，17～24％Mn，其余為Fe和熔煉過(guò)程中不可避免的雜質(zhì)。其特征在于電解腐蝕液為10％高氯酸、80％～90％冰醋酸和0～10％丙三醇(以體積計(jì))混合溶液，工作電壓為30～45V，電流密度為0.5～1.5A/cm2，腐蝕時(shí)間為30～120s，腐蝕液溫度為10～50℃，陰陽(yáng)極距離1～5cm。該方法簡(jiǎn)便易行，重演性好，所制得TWIP鋼表面不存在劃痕和拋光變形所導(dǎo)致的擾動(dòng)層、形變孿晶等附加表面變形，可滿足對(duì)不同尺寸Fe-Mn-C系TWIP鋼試樣的金相、晶界類(lèi)型分析、應(yīng)力測(cè)試、織構(gòu)測(cè)算等實(shí)驗(yàn)的要求。
文檔編號(hào)C22C38/04GK101974777SQ20101054046
公開(kāi)日2011年2月16日 申請(qǐng)日期2010年11月11日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月11日
發(fā)明者劉向海, 劉嘉斌, 劉薇, 舒康穎 申請(qǐng)人:中國(guó)計(jì)量學(xué)院