针布常用材料淬火晶界腐蚀剂研究

针布常用材料淬火晶界腐蚀剂研究

鲍欣、顾晓鹏、江康 

[金轮针布（江苏）有限公司]

0      引言

金属针布的齿尖硬度是影响针布耐磨性能的重要因素，针布齿尖硬度高，耐磨性好，但齿尖硬度并非是决定针布耐磨度的唯一因素。当齿尖硬度高，而其韧性和金相组织差时，也不能获得理想满意的耐磨度^［1］。

一直以来，由于金属针布所用材料为高碳钢，火焰加热淬火方式，得到极细针状马氏体+少量未溶碳化物为主体的金相组织，由于马氏体针极细，很难通过化学腐蚀直接观察其长短，尤其是低温回火后有ε碳化物沿马氏体针边界析出，影响腐蚀出马氏体相的清晰度。金相组织如图1。

鉴于钢在淬火时形成的马氏体不会越过晶界，且最长马氏体长度与晶粒直径有对应关系，若能以晶粒度来衡量淬火马氏体级别，则更有利于评定操作及其准确性。笔者在查阅众多文献资料和反复尝试后，终于摸索出一种切实可行的显示针布淬火、回火状态实际奥氏体晶界的方法。解决了图像分析测定淬火、回火马氏体针长的难题。

图1    锡林针布齿尖金相组织

（4%硝酸酒精腐蚀，×1000） 

1      试验方法

显示晶粒度应采用比显示显微组织弱得多的侵蚀剂。显示实际晶粒度时，应尽量降低试剂的电化学腐蚀能力。试样经过磨制抛光后侵蚀，抛光织物必须用丝绒，抛光剂用水或油剂金刚石研磨膏（粒度为W2.5～3.5）^［2］。众多文献资料表明，以饱和苦味酸水溶液为基的腐蚀剂对大多数淬火回火态钢的晶界有良好的腐蚀作用。根据金属针布的特点，以具有代表性的72B材料制锡林针布为研究对象，状态为淬火加低温回火，针对此种试样选择的晶界腐蚀剂见表1。组织和晶界观察在德国ZEISSAXIO金相显微镜上进行。试验所取试样及热处理状态如表1。

2      试验结果

试验结果表明，腐蚀剂I、II均能够对72B金属锡林针布淬火回火态的晶界起到良好的腐蚀作用，但腐蚀剂I由于组织干扰严重，主要成分之一的海鸥洗涤剂停产等原因，要明显逊于腐蚀剂II。腐蚀剂III号亦能隐约显示晶界，但是组织腐蚀在先，只能隐约看到晶界的轮廓，以上3种腐蚀剂腐蚀效果如图2~4。 

图2    腐蚀剂I试验效果（×1000）

图3    腐蚀剂II试验效果（×1000）

图4    腐蚀剂III试验效果（×1000）

3      结果分析

金相试样表面的化学浸蚀与材料的组成相的性质及其相对含量的不同而有所不同。二相或多相合金的化学浸蚀则主要是电化学腐蚀过程。淬火组织晶界和晶内具有不同的化学活性，晶界处活性较高，易被浸蚀。试剂中餐具洗洁精是一种有机缓蚀剂，在过饱和苦味酸溶液中易吸附在构成阳极的淬回火组织基体上，形成金属和溶液间的一层遮蔽性膜,从而减慢或抑制淬火、回火基体组织受到的腐蚀，在晶界处虽也受到了缓蚀作用，但由于该处结构疏松，自由能高，吸附作用较弱。加之溶液中加入的表面活性剂大大降低了侵蚀液的表面张力，增加了浸润性,使腐蚀液更易向晶界处渗入，大大加速了晶界的受蚀速度，同时由于回火使晶界析出物增加，使得晶界受蚀更加严重，在较短的时间内晶界就能显示出来^［3］。

4      腐蚀剂推广使用

在试剂II成功对72B锡林针布淬火回火晶界进行腐蚀后，笔者对针布行业常用的其他材料和产品进行了腐蚀，将其推广应用到各个需要观察淬火回火金相组织的领域。图5～10是腐蚀剂II对各种材料及制品的腐蚀效果。

图5    腐蚀剂II对52B道夫针布腐蚀效果

（淬火态，×500）

图6    腐蚀剂II对82B锡林针布腐蚀效果

（淬火回火态，×1000）

图7    腐蚀剂II对油淬火钢丝腐蚀效果

（淬火态，×3000） 

图8腐蚀剂II对72B锡林针布腐蚀效果  

（整体淬火态，×1000）  

图9腐蚀剂II对金轮1号锡林针布腐蚀效果

     （淬火回火态，×1000）

 图10    腐蚀剂II对金轮2号锡林针布腐蚀效果

（淬火回火态，×1000）

5      结论

本试验所用浸蚀剂与同类以苦味酸为主的浸蚀剂相比，餐具洗洁精含多种活性剂，且溶解效果好，适量的餐具洗洁精对基体组织的抑制和晶界的显示都有良好的促进作用^［4］。

实验结果表明，餐具洗洁精的能力优于以苦味酸为主的同类浸蚀中的洗衣粉、海鸥洗发膏及洗发精等。对于针布行业包括油淬火回火钢丝和针布等常规制品，本浸蚀剂都能较好地显示出各种材质的淬火回火态的原奥氏体晶界，且晶界较清晰，基体组织抑制较好，因不需要加热，常温浸蚀，腐蚀速度较快，浸蚀剂不易陈旧，能够较好的应用于实际检测中。

参考文献：

［1］费青，等．梳理针布的工艺特性、制造和使用［M］.北京:中国纺织出版社,2007：580－581.

［2］杨桂珠.0Cr17Ni14Cu4Nb和60Si2MnA钢实际晶粒度的显示和评定方法［J］. 理化检验:物理分册,2005,41（1）：27－28.

［3］罗宏,曾辉.珠光体耐热钢调质处理后的晶界显示［J］. 金属热处理,2005,30（12）：91－92.

［4］杨湄,胡志华.一种显示淬火钢奥氏体晶界的方法［J］. 四川工业学院学报,2002,21（1）：65－67.