关于用氧化法检验钢的奥氏体晶粒度的问题

关于用氧化法检验钢的奥氏体晶粒度的问题何增恒摘要：采用氧化法和晶粒边界腐蚀法对几种碳钢和合金钢的奥氏体晶粒度进行了检测。结果表明，对于抗氧化能力较弱的碳钢，氧化法与晶粒边界腐蚀法所显示的奥氏体晶粒度基本相符；而对于抗氧化能力较强的合金钢，氧化法较晶粒边界腐蚀法所显示的奥氏体晶粒度要细。含碳量大于0.35%的碳钢，氧化法所显示的晶粒度有时往往不是钢的奥氏体晶粒度，而是奥氏体加铁素体晶粒度，或特素体晶粒度。关键词：奥氏体晶粒度；氧化法；晶粒边界腐蚀法Abstract：Austenitegrainsizesofcarbonsteelsandalloysteelswereexaminedbyoxidizationandgrainboundaryetchingmethod.Theresultsshowthat:Forthecarbonsteelsofweakerantioxidantability,thegrainsizescharacterizedbyoxidationmethodaresamewiththatbygrainboundaryetchingmethod.Forthealloysteelsofstrongerantioxidantability,thegrainsizescharacterizedbyoxidationmethodaresmallerthanthatbygrainboundaryetchingmethod.Forthecarbonsteelsof0.35%carbon,thegrainsizescharacterizedbyoxidationmethodarenottheaustenitegrainsizes,butthegrainsizesofausteniteandferriteortheferritegrainsizes.Keyword：autsteniticgrainsize；oxidationmethod；grainboundaryetchingmethod.1引言钢的奥氏体晶粒度的试验方法很多，氧化法是最常用的方法之一。自1938年美国冶金学家托宾（Tobin）和肯扬（Kenyon）首先使用氧化法检验钢的奥氏体晶粒度[1]以来，已有60多年的历史。直到现在不少国家的工业标准中仍然把氧化法列为钢的奥氏体晶粒度的试验方法[2-6],氧化法适用于大部分钢种。氧化法是利用氧原子在高温下向晶内扩撒而晶界优先氧化的特点显示奥氏体晶粒大小的一种试验方法。氧化法又分气氛氧化法和熔盐氧化浸蚀法，一般采用气氛法。试样经抛光后，将抛光面朝上置于空气加热炉中加热（C%≤0.35%的钢加热温度为900±10°C，C%＞0.35%的钢加热温度为860±10°C），保温1h，然后在水或盐水中冷却。根据氧化情况，可将试样适当倾斜10-15°进行研磨和抛光，使试样检验面部分区域保留氧化层，用15%盐酸酒精溶液浸蚀后，在显微镜下利用原奥氏体晶界的氧化物网络来评定奥氏体晶粒度。试样高温加热时，钢的表层首先要产生脱碳现象，同时钢表面不断地氧化，形成氧化层，碳的扩散速度较快，以致使钢的脱碳速度总大于氧化速度。因此氧化法所显示的奥氏体晶粒度并非内层原始成分的奥氏体晶粒度，而是钢试样的最表层经过脱碳、后的改变了化学成分的奥氏体晶粒度。人们曾做过许多对比实验，对氧化法与其它一些显示方法作了认真对比[7-9]，特别是对比氧化法与晶粒边界腐蚀法所显示的奥氏体晶粒度的结果。有人[8]认为，氧化法所显示的奥氏体晶粒度是真实的，但是由于钢试样表面奥氏体晶界所形成的氧化物网络使奥氏体晶粒的长大受阻，将减缓或阻止奥氏体晶粒继续长大，同时钢试样表层由于脱碳，其含碳量不断降低，碳含量的降低也会使奥氏体晶粒的长大减慢，因此，用氧化法所显示的奥氏体晶粒度比试样内层原始成分的奥氏体晶粒度偏细。晶粒边界腐蚀法是将试样在指定温度下加热一定时间后快冷，而后用浸蚀剂将原奥氏体晶界腐蚀出来而显示奥氏体晶粒的一种方法，国内外一致认为这两种方法准确可靠，甚至可以作为仲裁方法，它显示的奥氏体晶粒度是真实的，是原始成分的奥氏体晶粒度。显然，氧化法所显示的奥氏体晶粒度比晶粒边界腐蚀法要细。也有人[7]认为，氧化法与晶粒边界腐蚀法所显示的奥氏体晶粒度大致相近。还有一些人[9]对氧化法持否定观点。由于试样的材料不同，试验的条件各异，因此用氧化法（主要指气氛氧化法）检验钢的奥氏体晶粒度的试验还存在着不少疑问和不同的看法。为了弄清这些问题，本实验选用了