專利名稱：一種回火馬氏體鋼碳化物彩色金相的顯示方法及其專用的電熱金相顯色裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鋼碳化物的彩色金相的顯示方 法，屬于金相樣品制備技術(shù)領(lǐng)域， 尤其涉及一種回火馬氏體鋼碳化物彩色金相的顯示方法。本發(fā)明還涉及了該方法專用的電熱金相顯色裝置。
背景技術(shù)：
電站高溫金屬部件高溫長(zhǎng)期運(yùn)行后，這些部件的金屬材料都會(huì)發(fā)生顯微組織的不斷老化和宏觀性能的逐漸劣化，因而及時(shí)準(zhǔn)確判斷金屬材料在高溫長(zhǎng)時(shí)作用下顯微組織老化損傷程度，對(duì)了解并掌握高溫金屬部件的質(zhì)量狀況，減少運(yùn)行過程中材料老化而引起的各類事故，以及提高高溫金屬部件安全運(yùn)行的可靠性具有重要的理論價(jià)值與實(shí)際意義。目前，對(duì)回火馬氏體鋼這類非珠光體鋼的組織老化檢驗(yàn)與評(píng)定，主要依據(jù)電力行業(yè)推薦標(biāo)準(zhǔn) DL/T 884-2004《火電廠金屬檢驗(yàn)與評(píng)定技術(shù)導(dǎo)則》有關(guān)非珠光體鋼的組織老化評(píng)定方法及非珠光體鋼老化組織特征來(lái)綜合考慮晶內(nèi)和晶界碳化物變化來(lái)評(píng)定。T91鋼(中國(guó)牌號(hào)10Cr9MolVNbN，美國(guó)ASME SA-213 T91)以其優(yōu)異的綜合性能，成為高Cr電站鍋爐管用耐熱鋼的代表鋼種。1995年該鋼種就列入中國(guó)GB5310《高壓鍋爐用無(wú)縫鋼管》標(biāo)準(zhǔn)，成為我國(guó)發(fā)展超臨界發(fā)電機(jī)組的必選鋼種，用于亞臨界、超臨界電站鍋爐過熱器(壁溫彡625°C)、再熱器鋼管以及高溫機(jī)箱和主蒸汽管道(壁溫彡600°C)。T91鋼的最終熱處理為正火加高溫回火，這類鋼含有大量的合金元素，在正火之后的高溫回火中并不發(fā)生再結(jié)晶而形成鐵素體基體，而是以高溫回復(fù)的板條碎化和亞穩(wěn)態(tài)位錯(cuò)網(wǎng)的形成來(lái)釋放馬氏體相變時(shí)的形變儲(chǔ)存能。T91鋼的典型組織為回火板條馬氏體組織，由馬氏體板條、 高密度的位錯(cuò)和彌散分布的碳氮化物所組成。T91鋼中析出沉淀物主要由位于馬氏體板條界和原奧氏體晶界的M23C6 (M主要是Cr)型碳化物與彌散分布于板條基體的MX型Nb/V碳氮化物組成。以T91鋼為代表的回火馬氏體耐熱鋼原始組織狀態(tài)為回火馬氏體，金相組織比以往的珠光體耐熱鋼更細(xì)小和復(fù)雜，長(zhǎng)期高溫使用過程中，會(huì)出現(xiàn)高溫老化，T91鋼中的回火馬氏體組織發(fā)生回復(fù)，碳化物顆粒析出發(fā)生粗化長(zhǎng)大并有晶界聚集長(zhǎng)大的傾向，但碳化物析出于原奧氏體晶界或板條界，析出碳化物細(xì)小，其中尺寸較大WM23C6碳化物一般在 200 300nm，而MX型碳氮化物的尺寸更小，只有幾十納米，即使發(fā)生碳化物的聚集長(zhǎng)大，組織老化、粗化后的析出相依然細(xì)小。從DL/T 884附錄B (規(guī)范性附錄)的T91鋼組織老化評(píng)定級(jí)別圖(圖5a 5d)不難看出，《火電廠金屬檢驗(yàn)與評(píng)定技術(shù)導(dǎo)則》所采用的方法不能有效地表現(xiàn)出回火馬氏體鋼微觀組織，尤其是碳化物顆粒的細(xì)節(jié)，主要問題是回火馬氏體鋼微觀組織以及碳化物顆粒比珠光體鋼的組織更細(xì)小，傳統(tǒng)金相顯微組織中碳化物的顯示是依靠浸蝕法顯示兩相之間的相界，浸蝕法顯示組織時(shí)浸蝕過淺則不易顯示相邊界，浸蝕過深又容易造成細(xì)小相的脫落或相邊界模糊，因此，回火馬氏體鋼傳統(tǒng)方法制備的顯微組織中碳化物相邊界不清晰，碳化物與基體組織間的的襯度太低使得碳化物的鑒別能力有限。
回火馬氏體鋼傳統(tǒng)金相顯微組織的顯示是依靠浸蝕法，其原理是利用各種組織受浸蝕程度的不同顯示成不同的灰度，這種黑白襯度是一種單變量的襯度，往往不夠明顯，對(duì)于那些反光能力只有細(xì)微差別的顯微組織，在灰度微弱變化的金相上難以區(qū)分，甚至被掩蓋。而顏色襯度是亮度、色調(diào)和顏色飽和度的三變量的襯度。因此通過顏色襯度，對(duì)不同的物體具有更高的鑒別能力。熱染法是把制備好的鋼鐵樣品放在氧化氣氛下加熱，使金屬表面生成一層干涉氧化膜。其中，氧化速率對(duì)成分差別和晶體學(xué)位向很敏感，因而試樣中不同相由于氧化速率差別而在試樣表面沉積了不同厚度的氧化膜，在顯微鏡照明條件下，可觀察到許多不同的著色相。利用光的薄膜干涉效應(yīng)，使金屬及合金的顯微組織呈現(xiàn)出不同的顏色，從而通過色彩去識(shí)別顯微組織的方法稱為彩色金相。彩色金相能使黑白金相中一些不易顯示的相和組織細(xì)節(jié)充分顯示出來(lái)，彩色金相不僅鮮艷、襯度和清晰度高，而且彌補(bǔ)了黑白金相的不足。彩色金相技術(shù)制備金屬顯微組織檢驗(yàn)試樣的薄膜干涉顯示組織的方法有物理法和化學(xué)法。熱染法屬于化學(xué)顯色法，主要優(yōu)點(diǎn)是可操作性強(qiáng)，可用于合金中各相鑒別。熱染法加熱溫度(一般不高于50(TC)低于耐熱鋼正常使用溫度(> 550°C)，可適用于T91這種回火馬氏體耐熱鋼。利用熱染法現(xiàn)成干涉氧化膜時(shí)，熱染色彩的變化一般呈現(xiàn)出淺黃一深黃一紅褐一紫紅一藍(lán)色一淺藍(lán)(青)一綠色一灰色變化規(guī)律，但是熱染顏色取決于薄膜的厚度，干涉薄膜厚度又與加熱溫度、保溫時(shí)間和金屬材料的合金成分和組織結(jié)構(gòu)有關(guān)。由此可見，選擇合適的熱染參數(shù)，使回火馬氏體鋼基體和碳化物呈現(xiàn)出較大色彩反差和清晰度成為問題的關(guān)鍵。 另外，通常情況下，熱染法的加熱金相組織顯色裝置采用普通熱處理用電阻爐， 但是熱染法使用電阻爐進(jìn)行處理，存在以下不足之處(1)電阻爐由電熱元件、砌體、金屬殼體、爐門和電氣控制系統(tǒng)等組成，相對(duì)于較小尺寸的金相檢驗(yàn)試樣而言，電阻爐體積大，操作不便；(2)電阻爐按使用溫度范圍分為工作溫度在650°C以下的低溫爐，工作溫度650 1000°C的中溫爐，工作溫度1000°C以上高溫爐，它們的工作溫度較熱染法小于或等于500°C的加熱溫度高，在熱染法的溫度范圍內(nèi)普通電阻爐溫度控制精度低，誤差較大； (3)用電阻爐加熱顯色無(wú)法直接觀察到加熱顯色過程中氧化膜顏色的變化情況；(4)電阻爐加熱不便于移動(dòng)，無(wú)法對(duì)現(xiàn)場(chǎng)金相檢驗(yàn)試樣加熱顯色；(5)目前使用的電阻爐需要人工控制加熱時(shí)間，難以控制實(shí)驗(yàn)效果。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的第一個(gè)目的旨在克服已有技術(shù)方法在回火馬氏體鋼碳化物彩色金相顯示方法中存在的不足，提供一種回火馬氏體鋼碳化物彩色金相的顯示方法，該方法可有效顯示和提高T91鋼碳化物與基體組織間襯度，以便有效地觀察馬氏體鋼的顯微組織形態(tài)。本發(fā)明的第二個(gè)目的是提供上述回火馬氏體鋼碳化物彩色金相顯示方法的專用電熱金相顯色裝置。本發(fā)明的發(fā)明目的是通過以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的一種回火馬氏體鋼碳化物彩色金相的顯示方法，包括以下步驟
(1)對(duì)回火馬氏體鋼樣品的表面進(jìn)行研磨和拋光處理，得到回火馬氏體鋼金相樣品；
(2)回火馬氏體鋼金相樣品在氧化氣氛下加熱至40(T50(TC，保溫6 15min，在回火馬氏體鋼樣品表面形成使金屬及合金的顯微組織在光的作用下呈現(xiàn)出不同的顏色的干涉氧化膜，以顯示回火馬氏體鋼碳化物彩色金相。熱染法的加熱溫度受合金元素成分以及組織結(jié)構(gòu)影響，而鋼鐵中的合金元素成分以及組織結(jié)構(gòu)會(huì)因不同類別鋼鐵而各異，因而熱染溫度會(huì)因鋼鐵材料不同而各異，那么在應(yīng)用熱染法制備金相樣品時(shí)需要根據(jù)具體的鋼鐵種類進(jìn)行加熱溫度的摸索。在本發(fā)明中經(jīng)過發(fā)明人的試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，加熱溫度40(T50(TC范圍時(shí)，熱染可以使回火馬氏體鋼的基體顯色。過高的溫度會(huì)使回火馬氏體鋼的金相組織顯示不清晰，甚至?xí)淖兓鼗瘃R氏體鋼的組織結(jié)構(gòu)，那就無(wú)法準(zhǔn)確地檢驗(yàn)回火馬氏體鋼樣品的實(shí)際金相組織結(jié)構(gòu)了，而過低的溫度會(huì)使干涉氧 化膜形成速度過慢，工作時(shí)間過長(zhǎng)，不利于實(shí)際操作的應(yīng)用。當(dāng)熱染的加熱溫度選定后，熱染保溫時(shí)間要根據(jù)試樣表面氧化色的變化而定，通常為了便于操作和控制一般將熱染時(shí)間控制在6 15min范圍內(nèi)為宜，因?yàn)橥ㄟ^試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，回火馬氏體鋼在40(T50(TC 溫度范圍熱染，控制熱染時(shí)間在iTl5min范圍內(nèi)可使表面形成厚度適宜的干涉薄膜，在光的作用下使基體呈現(xiàn)藍(lán)紫色，碳化物呈現(xiàn)黃色，此時(shí)基體和碳化物呈現(xiàn)出較大色彩反差和清晰度(參見圖6)。本發(fā)明所述步驟(1)中的研磨是指對(duì)回火馬氏體鋼樣品表面先粗研磨后細(xì)研磨， 具體操作是對(duì)回火馬氏體鋼樣品用砂輪修整出平整的磨面，依次用120號(hào)和240號(hào)粗砂紙進(jìn)行粗研磨，再依次用400號(hào)、600號(hào)、800號(hào)、1000號(hào)、1500號(hào)和2000號(hào)金相砂紙進(jìn)行細(xì)研磨，在研磨時(shí)每換一次砂紙，回火馬氏體鋼樣品的研磨方向要與上一道磨痕方向垂直，磨至上一道磨痕磨去，充分去除變形層，且新磨痕均勻一致為止。在研磨時(shí)壓力不宜過大，特別是最后一道砂紙研磨時(shí)一定要輕磨。本發(fā)明中所述的變形層是指試樣研磨過程中，在細(xì)小磨痕下面的組織因?yàn)槟ハ髯饔枚a(chǎn)生很薄的一層組織畸變層。本發(fā)明所述步驟(1)中的拋光處理采用機(jī)械拋光法，即將經(jīng)細(xì)研磨的回火馬氏體鋼樣品移至裝有呢子布、尼龍綢、天鵝絨或其他纖維細(xì)勻的絲絨的拋光盤中用金剛石拋光膏拋光至研磨的磨痕完全除去，表面像鏡面時(shí)為止，拋光后洗凈吹干，使表面不致有水跡或污物殘留。作為一種優(yōu)選方式，本發(fā)明的具體的操作是將經(jīng)細(xì)研磨的回火馬氏體鋼樣品移至裝有呢子布、尼龍綢、天鵝絨或纖維細(xì)勻的絲絨的拋光盤中，先用1.0微米的金剛石拋光膏拋光，拋光3飛分鐘，清洗后換用0. 5微米的金剛石拋光膏拋光，拋光3飛分鐘，再用清水拋光廣2分鐘，此時(shí)回火馬氏體鋼樣品表面研磨的磨痕被完全除去，表面象鏡面，然后經(jīng)清洗后用無(wú)水乙醇擦拭，吹干再進(jìn)行下一步驟的處理。所述的回火馬氏體鋼樣品在移至拋光盤中之前應(yīng)用無(wú)水乙醇進(jìn)行擦拭，使表面不致有污物殘留。所述的回火馬氏體鋼樣品為原始供貨態(tài)T91鋼、700°C高溫老化時(shí)效后的T91鋼、 高溫運(yùn)行85000h后的T91鋼、高溫運(yùn)行爆管后的T91鋼。本發(fā)明的第二個(gè)目的是通過以下技術(shù)措施來(lái)實(shí)現(xiàn)回火馬氏體鋼碳化物彩色金相的顯示方法的專用的電熱金相顯色裝置，包括加熱器、用于控制加熱器溫度的溫度控制單元和用于控制加熱時(shí)間的時(shí)間控制單元，所述的溫度控制單元和時(shí)間控制單元電連接，所述的溫度控制單元的輸出控制端與加熱器的輸入控制端連接。溫度控制單元按設(shè)定的溫度參數(shù)控制啟動(dòng)加熱器進(jìn)行加熱至設(shè)定的溫度，時(shí)間控制單元啟動(dòng)開始計(jì)時(shí)，到達(dá)設(shè)定的加熱保溫時(shí)間的預(yù)定值是切斷電源，停止對(duì)檢測(cè)金屬金相試樣的加熱保溫。 作為本發(fā)明的其中一個(gè)實(shí)施方式，所述的加熱器由電熱元件和用于加熱不同尺寸的金屬金相樣品的加熱元件構(gòu)成，所述的電熱元件具有中空腔室，所述的加熱元件具有工作端和安裝部，加熱元件的安裝部的尺寸與電熱元件的中空腔室尺寸相適配，并套裝于電熱元件的中空腔室中，而所述的加熱元件的工作端則伸出至電熱元件外，用于加熱金屬金相樣品。所述的加熱元件的安裝部具有用于檢測(cè)溫度的通道，該通道位于工作端的那一端與外界連通，可從該通道注入不同氣氛氣體，預(yù)留控制氣氛電熱顯色功能；所述的加熱元件的通道中設(shè)有測(cè)溫裝置，該測(cè)溫裝置的信號(hào)輸出端與溫度控制單元的信號(hào)輸入端連接，該測(cè)溫裝置檢測(cè)加熱元件的溫度然后反饋給溫度控制單元，若溫度低于預(yù)定值，則溫度控制單元啟動(dòng)加熱器進(jìn)行加熱，若溫度高于預(yù)定值，則溫度控制單元關(guān)閉加熱器停止加熱。所述的加熱元件的工作端為平板狀，用于磨面直徑Φ > 15mm的金屬彩色金相樣品的制備或現(xiàn)場(chǎng)金屬彩色金相的制備。所述的加熱元件的工作端為筒狀，其中空腔室用于放置金屬樣品，用于磨面直徑 Φ ^ 15mm的金屬彩色金相樣品，其中空腔室開口處可覆蓋一塊較其直徑略大的石英玻璃片，用于保溫和觀察。本本發(fā)明還包括一隔熱手柄，該隔熱手柄包括握持部，所述的連接部與加熱器連接，所述的溫度控制單元和時(shí)間控制單元安裝在握持部上。在所述的隔熱手柄的握持部與加熱器之間設(shè)置散熱外套，以促進(jìn)散熱，加快降低隔熱手柄的連接端的溫度，避免高溫?fù)p壞溫度控制單元和時(shí)間控制單元。作為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式所述的隔熱手柄包括連接管和隔熱材料，所述的連接管的一端與加熱器連接，所述的隔熱材料包覆在連接管部分管體的外表面上形成握持部，所述的散熱外套則設(shè)置在握持部與加熱器之間裸露的連接管管體的外表面上。所述加熱元件可拆卸地套裝在電熱元件的腔室內(nèi)，方便根據(jù)實(shí)際測(cè)試樣品尺寸大小更換相應(yīng)的加熱元件。在加熱器外部套裝一隔熱保溫殼體，以加快加熱頭升溫速度，并保持加熱器的溫度，減少熱量的損耗。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果
(1)本發(fā)明簡(jiǎn)單易行，且操作方便，回火馬氏體鋼的顯微組織和碳化物顯示清晰，鑒別率高。經(jīng)過研磨和拋光處理的回火馬氏體鋼金相樣品在氧化氣氛下加熱至40(T50(TC， 保溫iTl5min，在回火馬氏體鋼樣品表面形成干涉氧化膜，在光的作用下使碳化物和基體組織呈現(xiàn)不同的顏色，利用色彩差異較大程度地提高了碳化物的襯度，能夠較好地分辨碳化物和基體組織，提高了顯微組織的鑒別率。(2)本發(fā)明的研磨和拋光處理方法，可以較好地去除研磨過程中出現(xiàn)的變形層， 避免因熱染法對(duì)變形層特別敏感，造成局部變形層的優(yōu)先氧化而被顯示，使試樣熱染后出現(xiàn)磨痕和雜亂的顏色。(3)本發(fā)明的電熱金相顯色裝置具有結(jié)構(gòu)緊湊，重量輕，便于現(xiàn)場(chǎng)攜帶，加熱溫度和時(shí)間自動(dòng)控制，加熱過程可觀察，操作方便等優(yōu)點(diǎn)。
(4)本發(fā)明的電熱金相顯色裝置的加熱元件可拆卸地套裝在電熱元件中，可配備工作端形狀不同的加熱元件，在工作當(dāng)中可根據(jù)檢測(cè)樣品的尺寸大小，進(jìn)行更換加熱元件。
(5)使用本發(fā)明的電熱金相顯色裝置進(jìn)行金屬金相顯色操作時(shí)，不僅可以直接觀察到加熱顯色過程中氧化膜顏色的變化情況，而且可以自動(dòng)控制加熱溫度和保溫時(shí)間，減少人工操作的誤差，容易控制實(shí)驗(yàn)效果，保證所制得的回火馬氏體鋼彩色金相樣品能準(zhǔn)確反應(yīng)被檢測(cè)的回火馬氏體鋼金相樣品的組織結(jié)構(gòu)的真實(shí)情況。


圖1是本發(fā)明實(shí)施例一的整體結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明實(shí)施例一的加熱器和隔熱手柄部分的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是本發(fā)明實(shí)施例二的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是本發(fā)明實(shí)施例二的加熱器和隔熱手柄部分的結(jié)構(gòu)示意圖。圖5a是T91鋼組織2級(jí)老化評(píng)定級(jí)別圖(700 X)。圖5b是T91鋼組織3級(jí)老化評(píng)定級(jí)別圖(700 X)。圖5c是T91鋼組織4級(jí)老化評(píng)定級(jí)別圖(700 X)。圖5d是T91鋼組織5級(jí)老化評(píng)定級(jí)別圖(700 X)。圖6是T91鋼熱染顏色變化圖。圖7a是采用本發(fā)明的方法獲得的T91鋼高溫運(yùn)行85000h后樣品的顯微組織， 450°C并保溫8分鐘顯色后的基體及碳化物金相照片(2000 X)。圖7b是傳統(tǒng)浸蝕法顯示T91鋼高溫運(yùn)行85000h后樣品的顯微組織金相照片 (2000 X)。圖8是采用本發(fā)明的方法獲得的未經(jīng)使用的供貨態(tài)T91鋼樣品的顯微組織，顯色后的基體及碳化物金相照片(2000 X)。圖9是采用本發(fā)明的方法獲得的T91鋼700°C高溫老化時(shí)效樣品的顯微組織，顯色后的基體及碳化物金相照片(2000 X)。圖10是采用本發(fā)明的方法獲得的T91鋼高溫運(yùn)行爆管樣品的顯微組織，顯色后的基體及碳化物金相照片(2000 X)。圖11是采用本發(fā)明的方法獲得的T91鋼高溫運(yùn)行85000h后樣品的顯微組織， 500°C并保溫6分鐘顯色后的基體及碳化物金相照片(2000 X)。圖12是采用本發(fā)明的方法獲得的T91鋼高溫運(yùn)行85000h后樣品的顯微組織， 400°C并保溫15分鐘顯色后的基體及碳化物金相照片(2000 X)。
具體實(shí)施方式

實(shí)施例一
圖廣2所示的電熱金相顯色裝置是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例。該電熱金相顯色裝置，由隔熱手柄、散熱外套8、保溫殼體9、測(cè)溫裝置5、加熱器、用于控制加熱器溫度的加熱溫度的溫度控制單元3和用于控制加熱時(shí)間的時(shí)間控制單元4構(gòu)成。加熱器、溫度控制單元3和時(shí)間控制單元4分別與電源連接。溫度控制單元3控制的加熱溫度范圍在10(T60(TC。溫度控制單元3和時(shí)間控制單元4電連接，而溫度控制單元3的輸出控制端與加熱器的輸入控制端連接，用于及時(shí)控制電加熱器的啟閉。加熱器由電熱元件2和加熱元件1構(gòu)成。電熱元件2為圓筒狀，具有用于安裝加熱元件1的中空腔室，電熱元件2與電源連接。加熱元件1 由純銅制作，包括安裝部和用于加熱金屬金相樣品加熱的工作端，其中，安裝部可拆卸的套裝于電熱元件2的腔室中，安裝部為圓柱形，其外徑與電熱元件2的中空腔室內(nèi)徑相適配。 安裝部具有用于檢測(cè)溫度的通道11，該通道11位于工作端的那一端與外界連通，可從該通道11注入不同氣氛氣體，預(yù)留控制電熱顯色氣氛功能。加熱元件1的工作端為平板狀，位于電熱元件2的中空腔室外。用于磨面直徑Φ > 15mm的金屬彩色金相樣品的制備或現(xiàn)場(chǎng)金屬彩色金相的制備。隔熱手柄包括連接管6和隔熱材料7，連接管6的一端與加熱器的電熱元件2螺紋連接。隔熱材料7包覆在連接管6部分管體外表面上形成握持部。溫度控制單元3和時(shí)間控制單元4設(shè)置握持部上。散熱外套8則設(shè)置在握持部與加熱器之間的裸露的連接管6管體的外表面上，以促進(jìn)散熱，加快降低隔熱手柄的連接端的溫度，避免高溫?fù)p壞連接管、溫度控制單元和時(shí)間控制單元。加熱元件1的安裝部的通道11與連接管6的官腔連通。測(cè)溫裝置5采用熱電偶，該熱電偶的信號(hào)輸出端與溫度控制單元3的信號(hào)輸入端連接，其測(cè)溫工作端則通過連接管6的管腔伸入至加熱元件1安裝部的通道11中，檢測(cè)加熱元件1的溫度，若溫度低于預(yù)定值，則啟動(dòng)電熱元件2進(jìn)行加熱，若溫度高于預(yù)定值，則關(guān)閉電熱元件2 停止加熱。使用該電熱金相顯色裝置進(jìn)行加熱操作時(shí)，溫度控制單元3按設(shè)定的溫度參數(shù)控制啟動(dòng)加熱器進(jìn)行加熱使加熱元件1的溫度達(dá)到至設(shè)定的溫度，加熱元件的工作端與T91 鋼的金相樣品的表面與接觸對(duì)樣品進(jìn)行加熱，熱電偶實(shí)時(shí)監(jiān)控加熱元件1的溫度，以便實(shí)時(shí)控制加熱器的工作狀態(tài)。當(dāng)加熱元件1的溫度到達(dá)設(shè)定溫度時(shí)，時(shí)間控制單元4啟動(dòng)開始計(jì)時(shí)，到達(dá)設(shè)定的加熱保溫時(shí)間的預(yù)定值是切斷電源，停止對(duì)T91鋼的金相樣品的加熱保溫。實(shí)施例二
與實(shí)施例一不同的是如圖3、所示，電熱金相顯色裝置的加熱元件1的工作端是筒狀，在其中空腔室用于放置金屬樣品的，用于磨面直徑Φ ^ 15mm的金屬彩色金相樣品，其空腔室開口處可覆蓋一塊較其直徑略大的石英玻璃片10，用于保溫和觀察。以下實(shí)施例三 八使用上述實(shí)施例一和二的電熱金相顯色裝置進(jìn)行T91鋼的彩色金相樣品。實(shí)施例三
(1)對(duì)高溫運(yùn)行85000h后的回火馬氏體鋼T91鋼樣品用砂輪修整出平整的磨面，依次用120號(hào)和240號(hào)粗砂紙進(jìn)行粗研磨，再依次用400號(hào)、600號(hào)、800號(hào)、1000號(hào)、1500號(hào)和
2000號(hào)金相砂紙進(jìn)行細(xì)研磨，在研磨時(shí)每換一次砂紙，T91鋼樣品的研磨方向要與上一道磨痕方向垂直，磨至上一道磨痕磨去，充分去除變形層，且新磨痕均勻一致為止。在研磨時(shí)壓力不宜過大，特別是最后一道砂紙研磨時(shí)一定要輕磨。將經(jīng)細(xì)研磨的T91鋼樣品用無(wú)水乙醇擦拭干凈，移至裝有呢子布、尼龍綢、天鵝絨或其他纖維細(xì)勻的絲絨的拋光盤中先用1.0微米的金剛石拋光膏拋光，拋光3飛分鐘，清洗后換用0. 5微米的金剛石拋光膏拋光，拋光3飛分鐘后，用清水拋光廣2分鐘，此時(shí)T91鋼樣品研磨的磨痕和變形層完全除去，表面象鏡面，用超聲波清洗后用無(wú)水乙醇擦拭3次，然后吹干，得到T91鋼的金相樣品。T91鋼的金相樣品與在氧化氣氛下加熱至450°C并保溫8分鐘，在T91鋼金相樣品表面形成使金屬及合金的顯微組織在光的作用下呈現(xiàn)出不同的顏色的干涉氧化膜，以顯示高溫運(yùn)行85000h后的T91鋼的金相樣品碳化物彩色金相。其在2000X的顯微鏡下的顯微組織如圖7a所示。圖7b是給出高溫運(yùn)行85000h后相同T91鋼樣品采用傳統(tǒng)浸蝕法顯示的顯微組織金相照片，從圖7a與圖7b相比，圖7a中回火馬氏體鋼的顯微組織和碳化物顯示更為清晰，鑒別率更高。實(shí)施例四
與實(shí)施例三不同的是，未經(jīng)使用的供貨態(tài)馬氏體鋼T91鋼樣品，其在2000X的顯微鏡下的顯微組織如圖8所示。實(shí)施例五
與實(shí)施例三不同的是，經(jīng)700°C高溫老化時(shí)效馬氏體鋼T91鋼樣品，其在2000X的顯微鏡下的顯微組織如圖9所示。實(shí)施例六
與實(shí)施例三不同的是，馬氏體鋼T91鋼高溫運(yùn)行爆管樣品，其在2000X的顯微鏡下的顯微組織如圖10所示。實(shí)施例七
與實(shí)施例三不同的是，馬氏體鋼樣品采用高溫運(yùn)行85000h后T91鋼，步驟(3)將T91 鋼的金相樣品在氧化氣氛下加熱至500°C并保溫6分鐘，在高溫運(yùn)行85000h后T91鋼表面形成使金屬及合金的顯微組織在光的作用下呈現(xiàn)出不同的顏色的干涉氧化膜，以顯示高溫運(yùn)行85000h后的T91鋼的金相樣品碳化物彩色金相，其在2000X的顯微鏡下的顯微組織如圖11所示。實(shí)施例八
與實(shí)施例三不同的是，馬氏體鋼樣品采用高溫運(yùn)行85000h后的T91鋼，步驟(3)將 T91鋼的金相樣品在氧化氣氛下加熱至400°C并保溫15分鐘，在高溫運(yùn)行85000h后T91鋼表面形成使金屬及合金的顯微組織在光的作用下呈現(xiàn)出不同的顏色的干涉氧化膜，以顯示高溫運(yùn)行85000h后的T91鋼的金相樣品碳化物彩色金相，其在2000X的顯微鏡下的顯微組織如圖12所示。本發(fā)明可用其他的不違背本發(fā)明的精神或主要特征的具體形式來(lái)概述。本發(fā)明的上述實(shí)施方案都只能認(rèn)為是對(duì)本發(fā)明的說明而不是限制，如不限于實(shí)施例采用電熱金相顯色裝置進(jìn)行回火馬氏體鋼樣品的加熱處理，也可以采用現(xiàn)有技術(shù)中的電阻爐，因此凡是依據(jù)本發(fā)明的實(shí)質(zhì)技術(shù)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何細(xì)微修改、等同變化與修飾，均屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種回火馬氏體鋼碳化物彩色金相的顯示方法，其特征在于，包括以下步驟(1)對(duì)回火馬氏體鋼樣品的表面進(jìn)行研磨和拋光處理，得到回火馬氏體鋼金相樣品；(2)回火馬氏體鋼金相樣品在氧化氣氛下加熱至40(T50(TC，保溫6 15min，在回火馬氏體鋼樣品表面形成使金屬及合金的顯微組織在光的作用下呈現(xiàn)出不同的顏色的干涉氧化膜，以顯示回火馬氏體鋼碳化物彩色金相。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的回火馬氏體鋼碳化物彩色金相的顯示方法，其特征在于，所述步驟(1)中的研磨的具體操作是對(duì)回火馬氏體鋼樣品用砂輪修整出平整的磨面，依次用120號(hào)和240號(hào)粗砂紙進(jìn)行粗研磨，再依次用400號(hào)、600號(hào)、800號(hào)、1000號(hào)、1500號(hào)和 2000號(hào)細(xì)砂紙進(jìn)行細(xì)研磨，在研磨時(shí)每換一次砂紙，回火馬氏體鋼樣品的研磨方向要與上一道磨痕方向垂直，磨至上一道磨痕磨去，充分去除變形層，且新磨痕均勻一致為止。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的回火馬氏體鋼碳化物彩色金相的顯示方法，其特征在于， 所述的步驟(1)中拋光處理的具體操作是將經(jīng)細(xì)研磨的回火馬氏體鋼樣品移至裝有呢子布、尼龍綢、天鵝絨或纖維細(xì)勻的絲絨的拋光盤中用金剛石拋光膏拋光至研磨的磨痕完全除去，表面像鏡面時(shí)為止，拋光后洗凈吹干，使表面不致有水跡或污物殘留。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的回火馬氏體鋼碳化物彩色金相的顯示方法，其特征在于，所述的金剛石拋光膏拋光的具體操作是先用1. 0微米的金剛石拋光膏拋光，拋光3飛分鐘， 清洗后換用0. 5微米的金剛石拋光膏拋光，拋光3飛分鐘，再用清水拋光廣2分鐘，經(jīng)清洗后用無(wú)水乙醇擦拭，吹干再進(jìn)行下一步驟的處理。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的回火馬氏體鋼碳化物彩色金相的顯示方法，其特征在于，所述的回火馬氏體鋼樣品在移至拋光盤中之前應(yīng)用無(wú)水乙醇進(jìn)行擦拭，使表面不致有污物殘&3 甶ο
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的回火馬氏體鋼碳化物彩色金相的顯示方法，其特征在于，所述的回火馬氏體鋼樣品為原始供貨態(tài)T91鋼、700°C高溫老化時(shí)效后的T91鋼、高溫運(yùn)行 85000h后的T91鋼或高溫運(yùn)行爆管后的T91鋼。
7.—種權(quán)利要求廣6任一權(quán)利要求所述的回火馬氏體鋼碳化物彩色金相的顯示方法的專用的電熱金相顯色裝置，其特征在于，包括加熱器、用于控制加熱器溫度的溫度控制單元和用于控制加熱時(shí)間的時(shí)間控制單元，所述的溫度控制單元和時(shí)間控制單元電連接，所述的溫度控制單元的輸出控制端與加熱器的輸入控制端連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的回火馬氏體鋼碳化物彩色金相的顯示方法的專用電熱金相顯色裝置，其特征在于，所述的加熱器由電熱元件和用于加熱不同尺寸的金屬金相樣品的加熱元件構(gòu)成，所述的電熱元件具有中空腔室，所述的加熱元件具有工作端和安裝部，加熱元件的安裝部的尺寸與電熱元件的中空腔室尺寸相適配，并套裝于電熱元件的中空腔室中，而所述的加熱元件的工作端則伸出至電熱元件外，用于加熱金屬金相樣品。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的回火馬氏體鋼碳化物彩色金相的顯示方法的專用的電熱金相顯色裝置，其特征在于，所述的加熱元件的安裝部具有用于檢測(cè)溫度的通道，該通道位于工作端的那一端與外界連通，從該通道注入不同氣氛氣體；所述的加熱元件的通道中設(shè)有測(cè)溫裝置，該測(cè)溫裝置的信號(hào)輸出端與溫度控制單元的信號(hào)輸入端連接。
10.根據(jù)權(quán)利要求7或8或9所述的回火馬氏體鋼碳化物彩色金相的顯示方法的專用的電熱金相顯色裝置，其特征在于，還包括一隔熱手柄，該隔熱手柄包括握持部，所述的連接部與加熱器連接，所述的溫度控制單 元和時(shí)間控制單元安裝在握持部上。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種回火馬氏體鋼碳化物彩色金相的顯示方法，包括以下步驟(1)對(duì)回火馬氏體鋼樣品的表面進(jìn)行研磨和拋光處理，得到回火馬氏體鋼金相樣品；(2)回火馬氏體鋼金相樣品在氧化氣氛下加熱至400~500℃，保溫6~15min，在回火馬氏體鋼樣品表面形成使金屬及合金的顯微組織在光的作用下呈現(xiàn)出不同的顏色的干涉氧化膜，以顯示回火馬氏體鋼碳化物彩色金相。該方法可有效顯示和提高T91鋼碳化物與基體組織間襯度，以便有效地觀察馬氏體鋼的顯微組織形態(tài)。
文檔編號(hào)G01N1/31GK102364323SQ20111031592
公開日2012年2月29日 申請(qǐng)日期2011年10月18日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月18日
發(fā)明者李正剛, 王偉, 鐘萬(wàn)里 申請(qǐng)人:廣東電網(wǎng)公司電力科學(xué)研究院, 武漢大學(xué)