本發(fā)明屬于鋼鐵材料金相試樣侵蝕的技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種鑄態(tài)Fe-Mn-C-Al系TWIP鋼的金相試樣侵蝕的方法。

背景技術(shù)：

近年來(lái)世界汽車(chē)保有量與日俱增，以越來(lái)越大的影響力改變著人們的工作與生活，但同時(shí)隨之而來(lái)的能源短缺、環(huán)境污染等一系列問(wèn)題也日益突出。輕型、節(jié)能、環(huán)保、安全舒適、低成本等成為各汽車(chē)制造廠商追求的目標(biāo)，而節(jié)能減排已成為世界汽車(chē)工業(yè)界亟待解決的問(wèn)題。國(guó)內(nèi)外汽車(chē)廠家采取一系列措施來(lái)節(jié)約能源和提高燃料經(jīng)濟(jì)性，而汽車(chē)質(zhì)量的大小影響到滾動(dòng)阻力、爬坡阻力與加速阻力，因此汽車(chē)質(zhì)量與其燃油消耗有著極為密切的關(guān)系。據(jù)分析降低油耗的主要方法有：減輕質(zhì)量(輕量化)占50％，提高發(fā)動(dòng)機(jī)效率占20％，降低行駛阻力占30％，其中最有效的方法是汽車(chē)輕量化。

孿晶誘導(dǎo)塑性鋼不僅強(qiáng)度高，而且成形性好，因此在汽車(chē)輕量化中展示了良好的應(yīng)用前景和較強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力。此類(lèi)高強(qiáng)鋼的高強(qiáng)韌性區(qū)別于TRIP鋼的相變誘導(dǎo)塑性，主要來(lái)自變形過(guò)程中形變孿晶的產(chǎn)生而誘發(fā)塑性，因而得名孿晶誘導(dǎo)塑性鋼。TWIP鋼的組織在室溫下為單一奧氏體組織，具有中等的抗拉強(qiáng)度(約600MPa)和極高的伸長(zhǎng)率(大于80％)。除此之外，主要的力學(xué)性能是具有高的能量吸收能力(20℃時(shí)約為0.5J/mm²)和沒(méi)有低溫脆性轉(zhuǎn)變溫度(-196℃時(shí)總應(yīng)變達(dá)到65％)。

金相組織的顯露，即由于大多數(shù)試樣組成相對(duì)光線均有強(qiáng)的反射能力，故利用物理或化學(xué)的方法對(duì)拋光磨面進(jìn)行專(zhuān)門(mén)的處理，以使試樣中各組織之間呈現(xiàn)良好的襯度。也就是說(shuō)，利用試樣中各組成相及其邊界具有不同的物理和化學(xué)性質(zhì)，使之轉(zhuǎn)換成磨面反射光強(qiáng)度和色彩的區(qū)別。

我們通常采用的金相組織顯露的方法多為化學(xué)浸蝕法，其實(shí)際上是一個(gè)電化學(xué)反應(yīng)過(guò)程。金屬與合金中的晶粒與晶粒之間、晶內(nèi)與晶界以及各相之間的物理化學(xué)性質(zhì)不同，且具有不同的自由能。當(dāng)受到化學(xué)試劑浸蝕時(shí)，會(huì)發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，此時(shí)浸蝕劑可稱(chēng)為電解質(zhì)溶液。由于各相在電解質(zhì)溶液中具有不同的電極電位，形成許多微電池，較低電位部分是微電池的陽(yáng)極，溶解較快，溶解處呈現(xiàn)凹陷或溝槽。

對(duì)于高錳TWIP鋼來(lái)說(shuō)，由于其含有大量的合金元素，如錳，鋁等，其金相試樣難以侵蝕，常用強(qiáng)酸溶液來(lái)進(jìn)行侵蝕。但是對(duì)于Fe-Mn-C-Al系TWIP鋼來(lái)說(shuō)，經(jīng)過(guò)同樣的取樣、粗磨、細(xì)磨、拋光后，使用常用的鋼鐵材料侵蝕劑也難以達(dá)到需要的侵蝕效果。尤其是對(duì)于鑄態(tài)的Fe-Mn-C-Al系TWIP鋼，采用常規(guī)的侵蝕劑，侵蝕后多見(jiàn)枝晶結(jié)構(gòu)，晶界不太明顯，金相組織難以顯露，嚴(yán)重影響了對(duì)于鑄態(tài)組織的研究。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種用于鑄態(tài)Fe-Mn-C-Al系TWIP鋼金相試樣侵蝕的方法，其過(guò)程簡(jiǎn)單、操作方便、易于掌握。本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

(1)試樣的制?。哼x擇合適的試樣，將其加工成合適的金相試樣尺寸；對(duì)于形狀不規(guī)則或者不方便夾持的試樣，要使用金相試樣鑲嵌機(jī)進(jìn)行鑲嵌；

(2)試樣的磨制：把制取好的試樣在研磨機(jī)上進(jìn)行磨制，試樣分別逐次在400#、600#、800#、1000#、1200#、1500#、2000#粒度的碳化硅砂紙上打磨，磨制時(shí)使用水作為潤(rùn)滑劑；

(3)試樣的拋光：試樣清洗后在拋光絨布上進(jìn)行拋光，使用金剛石研磨劑作為拋光劑，得到平整光滑干凈的磨面；

(4)侵蝕劑的配置：將苦味酸固體顆粒加入蒸餾水中，攪拌溶解后加入酒精，將濃硝酸緩緩倒入混合溶液中并攪拌均勻；

(5)試樣的侵蝕：用鑷子夾取棉花團(tuán)蘸取配置好的侵蝕液并擦拭試樣表面，侵蝕一定時(shí)間，然后夾取干凈的棉花團(tuán)蘸取酒精，將試樣表面的殘余侵蝕液擦去，試樣表面擦拭干凈后，吹干。

其中，所述侵蝕劑由下列組分構(gòu)成：苦味酸65mg，蒸餾水5ml，濃度65％以上的濃硝酸4～8ml，純度95％以上的酒精87～92ml。所述侵蝕過(guò)程的侵蝕時(shí)間為20～30s。

試樣侵蝕后，使用金相光學(xué)顯微鏡觀察試樣表面金相組織。

鑄態(tài)樣品中的組織結(jié)構(gòu)，特別是組織的形成和變化規(guī)律均和性能之間有著密切的聯(lián)系，其可作為分析和解決鑄造生產(chǎn)中有關(guān)質(zhì)量問(wèn)題的理論基礎(chǔ)，并且鑄態(tài)產(chǎn)品質(zhì)量又在一定程度上反映了冶煉質(zhì)量并決定著鍛壓質(zhì)量，是影響冶金質(zhì)量的重要因素。使用常用的硝酸酒精溶液或者王水等侵蝕液，均難以使本發(fā)明所述的鑄態(tài)TWIP鋼試樣侵蝕出較好的效果，且其危險(xiǎn)性強(qiáng)，侵蝕時(shí)間也難以控制。本發(fā)明通過(guò)采用合理的侵蝕劑組成及其含量，對(duì)鑄態(tài)Fe-Mn-C-Al系TWIP鋼金相試樣起到良好的侵蝕效果。其中，硝酸作為一種氧化型強(qiáng)酸；苦味酸[C₅H₂(NO₂)₃OH]作為一種弱酸，其電離度比硝酸小，侵蝕時(shí)間容易控制，同時(shí)苦味酸對(duì)晶界高自由能區(qū)域十分敏感。通過(guò)調(diào)整兩者的配比，對(duì)具有強(qiáng)耐蝕性的鑄態(tài)Fe-Mn-C-Al系TWIP鋼金相試樣進(jìn)行了有效地侵蝕，達(dá)到了良好的侵蝕效果，且本發(fā)明的侵蝕時(shí)間易于控制，對(duì)后續(xù)的試樣觀察有著極其重要的作用。

附圖說(shuō)明

圖1為實(shí)施例一鑄態(tài)Fe-Mn-C-Al系TWIP鋼金相組織照片(50X)。

圖2為實(shí)施例二900℃拉伸后的鑄態(tài)Fe-Mn-C-Al系TWIP鋼金相組織照片(100X)。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。

實(shí)施例一

鑄態(tài)Fe-Mn-C-Al系TWIP鋼試樣金相樣品侵蝕的步驟為：

(1)試樣的制?。簭腇e-Mn-C-Al系TWIP鋼鑄錠上切取15mm×15mm試樣一塊；

(2)試樣的磨制：把制取好的試樣在研磨機(jī)上進(jìn)行磨制，試樣分別逐次在400#、600#、800#、1000#、1200#、1500#、2000#粒度的碳化硅砂紙上打磨，磨制時(shí)使用水作為潤(rùn)滑劑；

(3)試樣的拋光：試樣清洗后在拋光絨布上進(jìn)行拋光，使用金剛石研磨劑作為拋光劑，得到平整光滑干凈的磨面；

(4)侵蝕劑的配置：將苦味酸固體顆粒加入蒸餾水中，攪拌溶解后加入酒精，將濃硝酸緩緩倒入混合溶液中并攪拌均勻；

(5)試樣的侵蝕：用鑷子夾取棉花團(tuán)蘸取配置好的侵蝕液并擦拭試樣表面，侵蝕一定時(shí)間，然后夾取干凈的棉花團(tuán)蘸取酒精，將試樣表面的殘余侵蝕液擦去，試樣表面擦拭干凈后，吹干。

所述侵蝕劑由下列組分構(gòu)成：苦味酸65mg，蒸餾水5ml，濃度65％以上的濃硝酸8ml，純度95％以上的酒精87ml。所述侵蝕過(guò)程的侵蝕時(shí)間為20～30s。

試樣侵蝕后，使用金相光學(xué)顯微鏡觀察試樣表面金相組織。

實(shí)施例二

900℃拉伸后鑄態(tài)Fe-Mn-C-Al系TWIP鋼試樣金相樣品侵蝕的步驟為：

(1)試樣的制取：將900℃拉伸后的鑄態(tài)Fe-Mn-C-Al系鑄態(tài)TWIP鋼試樣使用金相試樣鑲嵌機(jī)進(jìn)行鑲嵌；

(2)試樣的磨制：把制取好的試樣在研磨機(jī)上進(jìn)行磨制，試樣分別逐次在400#、600#、800#、1000#、1200#、1500#、2000#粒度的碳化硅砂紙上打磨，磨制時(shí)使用水作為潤(rùn)滑劑；

(3)試樣的拋光：試樣清洗后在拋光絨布上進(jìn)行拋光，使用金剛石研磨劑作為拋光劑，得到平整光滑干凈的磨面；

(4)侵蝕劑的配置：將苦味酸固體顆粒加入蒸餾水中，攪拌溶解后加入酒精，將濃硝酸緩緩倒入混合溶液中并攪拌均勻；

(5)試樣的侵蝕：用鑷子夾取棉花團(tuán)蘸取配置好的侵蝕液并擦拭試樣表面，侵蝕一定時(shí)間，然后夾取干凈的棉花團(tuán)蘸取酒精，將試樣表面的殘余侵蝕液擦去，試樣表面擦拭干凈后，吹干。

所述侵蝕劑由下列組分構(gòu)成：苦味酸65mg，蒸餾水5ml，濃度65％以上的濃硝酸6ml，純度95％以上的酒精89ml。所述侵蝕過(guò)程的侵蝕時(shí)間為25s。

試樣侵蝕后，使用金相光學(xué)顯微鏡觀察試樣表面金相組織。