漏碳齿轮金属晶粒度检测办法的探讨

　　众所周知，显示晶粒度的方法主要有三种：氧化法、晶粒边界腐蚀法、渗碳法。氧化法适用于一切钢种，尤其对不锈钢、耐热钢有着良好的显示效果，对于结构钢则较难掌握;晶粒边界腐蚀法几乎适用于绝大部分钢种，尤其对于显示具有马氏体、贝氏体组织钢的原奥氏体晶粒效果;渗碳法主要用于渗碳钢，但实际生产中由于渗碳法显示晶粒度周期长、工艺复杂，渗碳钢也常采用晶粒边界腐蚀法显示晶粒度。

　　1实验用钢及实验方法本实验所用5炉18CrMnB钢均采用真空感应炉在Ar气保护下冶炼，锭重28.5kg，化学成分及其含量.

　　钢锭在电炉中加热到1250℃保温1h，然后锻成Φ12mm的圆材，并进行两种预先热处理。

　　将两种预先热处理态的圆材精加工成Φ10×18mm的试样。然后分别进行以下实验：在9001060℃选择温度下保温1h，水淬(晶粒边界腐蚀法);在9001060℃选择温度下固体渗碳8h，炉冷;在9001060℃选择温度下固体渗碳8h，水淬。水淬试样均采用过饱和苦味酸水溶液与海欧牌洗涤剂混合液(10∶1)，加热至5080℃热蚀;炉冷试样采用4硝酸酒精溶液浸蚀。显示出奥氏体晶界后，采用弦切法在显微镜下测量奥氏体晶粒平均弦长，并且规定弦切值达到6级时所对应的温度为奥氏体晶粒粗化温度。

　　2实验结果

　　2.1不同预先热处理状态的18CrMnB钢固体渗碳后采用不同方式冷却所测定的渗碳层晶粒粗化温度的比较下页　示出了两种预先热处理状态的18CrMnB钢经8h固体渗碳后，采用炉冷法和水淬法所测定的渗碳层晶粒粗化温度的二元相关图。

　　对于两种预先热处理状态的18CrMnB钢固体渗碳后，采用不同方式(炉冷、水淬)冷却后所测定的晶粒粗化温度差别很小。

　　2.2不同预先热处理状态的18CrMnB钢采用不同晶粒度显示方法测定的晶粒粗化温度的比较18CrMnB钢采用渗碳法和晶粒边界腐蚀法所测定的晶粒粗化温度的二元相关图。

　　18CrMnB钢采用不同晶粒度显示方法测定的粗化温度差别很大，采用渗碳法测定的粗化温度较高。

　　3讨论前已述及，18CrMnB钢采用渗碳法和晶粒边界腐蚀法测定的奥氏体晶粒粗化温度差异很大，二者相关性很差。其原因是由于渗碳法和晶粒边界腐蚀法在形成晶粒工艺方法上存在重大差异：渗碳法较晶粒边界腐蚀法加热速度慢，保温时间长，冷却速度慢;此外，采用渗碳法显示晶粒度时，渗碳过程还改变了钢的表面成分。

　　3.1加热速度对晶粒度的影响加热速度实质上是过热度的问题。加热速度愈大，过热度愈大，即奥氏体的实际形成温度愈高。由于高温下奥氏体的晶核形成率大，所以获得细小的起始晶粒度。但由于起始晶粒度细小，晶界能高，奥氏体晶粒长大倾向大，如果长时间保温，晶粒将急剧长大。

　　3.2加热温度和保温时间对晶粒度的影响晶粒的长大主要表现为晶界的移动，它实质上是原子在晶界附近的扩散，所以加热温度愈高，相应的保温时间愈长，原子扩散更容易、更充分，奥氏体晶粒将愈粗大。

　　加热温度愈高，奥氏体晶粒长大过程进行得愈快;此外，在每一个加热温度下晶粒长大过程都有一个加速期，当晶粒达到了一定尺寸后，长大过程将减弱并停止;温度较低时保温时间对晶粒的影响较小，在高温下(900℃以上)保温时间的作用开始(30min以内)较大而后减弱。

　　3.3钢的含碳量对晶粒度的影响，在一定碳含量范围内，奥氏体晶粒随碳含量的增加而增大。碳质量分数的限度是：900℃时1.2，1000℃时1.4，1100℃时1.6，1200℃时1.25，1300℃时1.2，超过这个限度时，碳含量进一步增加，奥氏体晶粒反而减小。在渗碳过程中，随着碳含量的增加，碳在奥氏体中的扩散速度以及铁的自扩散速度均增大，促进奥氏体晶粒增大。但是当碳含量超过上述限量后，由于形成了二次渗碳体阻止晶界迁移，又使奥氏体晶粒长大倾向减小。

　　正是这些影响因素的综合作用才导致了采用渗碳法和晶粒边界腐蚀法所测定的18CrMnB钢奥氏体晶粒粗化温度差别很大，二者相关性很差。

　　4结论渗碳硼钢18CrMnB钢固体渗碳后，采用不同冷却方式所测得的奥氏体晶粒粗化温度基本一致。而采用渗碳法和晶粒边界腐蚀法所测得的18CrMnB钢晶粒粗化温度差别很大。由于用渗碳法测定显示晶粒比较接近渗碳钢实际热处理条件，故对渗碳钢宜采用渗碳法测定晶粒度。