关于合金结构钢过热过烧的分析与判断

天山雪莲

我最近看到一个资料，是介绍关于合金结构钢过热和过烧的分析和判断方法的，我觉得该资料很好，现录于此处与大家分享：
     对过热过烧的判定，目前最广泛应用的是低倍（50倍以下）检查、金相分析和断口分析等三种方法。
     1．低倍检查
     合金结构钢过热之后，在锻件低倍检查上表现为低倍粗晶。其显示方法如下：一般采用1：1的盐酸水溶液热浸蚀。对材质纯洁度较差的电弧钢，采用10~20%的过硫酸氨水溶液等冷浸蚀剂效果较好。在过热锻件的酸浸低倍试片上，根据过热程度的不同，用肉眼可观察到：轻微过热时有分散、零星的闪点状晶粒；一般过热时晶粒呈片状或多边形；严重过热时则呈雪片状。
     2．金相分析
     在大多数情况下，应用饱和的硝酸铵水溶液对试样进行电解腐蚀，然后在显微镜下观察基体和晶界的颜色。过热钢奥氏体晶界呈白色，基体呈黑色；过烧钢则相反。
     也有应用硝酸（10%）加硫酸（10%）的水溶液或奥勃试样进行化学腐蚀，效果也理想。已过热的钢在显微镜下可见到黑色断续或完整的晶界（有人认为黑色晶界是由于沿晶界析出的MnS被腐蚀后所造成的），而过烧钢则呈白色。
     对含合金元素较少的结构钢进行过烧检查时，可在显微镜下观察未腐蚀的金相试样。在过烧部位，除基体组织上保留有锻造加热时已熔化或氧化的粗大奥氏体晶界外，有的晶界上存在有浅灰色的氧化亚铁（氧化亚铁在暗场中不透明）。边缘中有细小亮线，在编振光下呈各向同性，有的存在有低熔点FeS夹杂物或FeS-Fe共晶体。严重过烧的试样，在已氧化的晶界周围还能观察到有颗粒状氧化物。进而观察已腐蚀的试样（经4%硝酸酒精溶液处理），在已氧化的晶界两侧边缘有脱碳现象，氧化脱碳的程度取决于过烧程度。
     另外，还有用H3PO4（980毫升）、H2SO4（20毫升）及CrO3（100克）的混合液对含合金元素较少的结构钢试样进行电解抛光，以检查是否过烧，效果同样良好。已过烧的钢经电解抛光后，用肉眼观察，晶界呈白色龟纹状网络，网络中间有断续空洞。晶界呈白色，是氧化或脱碳的晶界附近组织抗腐蚀能力提高的特征。空洞是由于晶界上的夹杂物脱落产生的。
     3．断口分析
     用断口分析法检验材料的过热和过烧，是一种既简便又可靠的方法之一。通常遇到有两类断口：一类叫“萘状断口”，另一类叫“石状断口”，前者已纳入相关标准。
     所谓“萘状断口”是典型的穿晶解理断裂；而所谓的“石状断口”则是典型的沿晶断裂。二者在形态和本质上是完全不同的，但是在完全相同（如钢种、冶炼方式、取样部位、加热温度及时间、冷却速度）的严重过热条件下，既可以出现“萘状断口”，也可以出现“石状断口”。其差别只是对过热本质没有直接影响的最后一道热处理工艺不同而已。例如：35CrNiMo钢在1450℃加热空冷后得到的是过热穿晶解理断口（萘状断口），而在1450℃加热空冷后再经调质处理得到的则是沿晶韧性断口（石状断口）。
     因此，做断口检验时，其热处理状态很重要。例如，35CrNiMo钢选定正火状态检验时，表现为萘状断口，按这种断口评定过热有不够全面的地方，具体情况讨论如下：
     （1）出现“萘状断口”未必能表征材料的稳定过热。如35CrNiMo钢在1250~1450℃加热范围内，空冷后均可得到“萘状断口”，而此钢出现稳定过热的温度却在1350℃以上；
     （2）“萘状断口”可以反映出材料过热时的晶粒大小，但对某些合金结构钢过热时沿原奥氏体晶界析出的硫化物等夹杂物不能直接反映出来；
     （3）“萘状断口”不能充分准确地反映出材料过热的程度及稳定过热的开始温度。
     若采用“石状断口”来评定过热，则有以下优点：
    （1）“石状断口”表面上出现的“过热小平面”的大小，反应了晶粒的大小；韧窝的大小和数量的多少，反映了MnS夹杂沿原奥氏体晶界的析出情况；
    （2）在纤维状断口上是否出现“过热小平面”，标志着稳定过热是否开始；
    （3）“过热小平面”的尺寸、形状、数量及分布情况，反映了过热的严重程度。
     当断口由纤维状完全变为过热小平面（石状断口）时，就表示严重过热了。所以在韧性状态下检查钢材是否过热，是比较合理的。
     某厂对18Cr2Ni4A钢过热断口进行了研究，在950℃加热时获得正常纤维状断口，在1150℃加热时在纤维状断口基体上出现了少数分散而细小的“过热小平面”，此时开始轻度过热。随着加热温度的进一步升高，“过热小平面”增多增大，到1400℃时断口的表面上全是由大颗粒灰白色“过热小平面”组成，此时为严重过热断口。

liangdeyu

金相分析相对而言要准确一点.