[发明专利]一种显示40Cr15Mo2VN轴承钢原始奥氏体晶界的方法

说明书

技术领域

本发明属于轴承金相检测技术领域，主要涉及的是一种显示40Cr15Mo2VN轴承钢原始奥氏体晶界的方法。

背景技术

含氮不锈轴承钢（40Cr15Mo2VN）是在传统的高碳铬不锈轴承钢（9Cr18）中降低了碳含量并添加了氮元素，这样可以避免产生共晶碳化物，另外，氮对马氏体起强化作用，其韧性、耐腐蚀性及疲劳寿命均优于传统的高碳铬不锈轴承钢。

奥氏体晶粒的大小称奥氏体晶粒度，奥氏体晶粒的大小对含氮不锈钢的组织和性能有很大影响，晶粒度粗大往往使钢的机械性能特别是冲击韧性、疲劳寿命和耐腐蚀性降低，细化晶粒可以提高钢的屈服强度、疲劳强度，同时使钢材具有较高的塑性和冲击韧性，并降低钢的脆性转变温度，因此，对含氮不锈轴承钢原始奥氏体晶界显示方法的研究有助于制定合理的热处理工艺，从而更好地细化晶粒，以满足组织和机械性能的要求。

含氮不锈轴承钢是国内耐腐蚀性最好的轴承钢，所以通过腐蚀剂显示奥氏体晶界就显得极为困难。

发明内容

本发明的目的由此产生，提出一种显示40Cr15Mo2VN轴承钢原始奥氏体晶界的方法。

本发明实现上述目的采取的技术方案是：

一种显示40Cr15Mo2VN轴承钢原始奥氏体晶界的方法，其工艺流程为：取样→淬火→回火→制样→腐蚀；

1）、取样：

加工Ф38mm×10mm40Cr15Mo2VN含氮不锈轴承钢棒；

2）、淬火、冷处理、回火：

首先用ZC₂—65真空炉对40Cr15Mo2VN工件进行预热，在650±10℃和850±10℃各进行一次预热，温度升至650℃后保温25～35min，然后继续升温至850℃后再保温20～45min，保温结束后快速升温至淬火温度；淬火温度：1060±10℃，保温50～60min；淬火保温结束后由料车将工件从真空炉加热室送到油淬室进行淬火，淬火介质：快速淬火油；淬火后将工件取出，进行预冷处理，即采用空冷或流动水冷至室温，然后将工件放入冷冻机降温至－55℃，保温20min；随后进行深冷处理，即取出预冷处理后恢复室温的工件立即放入不锈钢箱内，将液氮倒入箱内，直至液氮浸没工件，温度-196±5℃，保温120min；然后将经过深冷处理的工件在回火油炉中进行回火，控温精度为±1℃，回火温度为160±5℃，4h；将第一次回火的工件取出，冷至室温，进行第二次深冷处理，即将工件放入不锈钢箱子内，倒入液氮，使液氮面高于工件，保温120min；第二次冷处理后进行第二次回火，回火温度：160±5℃，4h；

3）、试样的制备：

试样在淬回火状态下按照常规方法进行粗磨、细磨、抛光、清洗、吹干；

4）、试样的腐蚀：

包括腐蚀剂的组分及配比，腐蚀剂的配置和金相腐蚀三个步骤，具体步骤如下：

a）、腐蚀剂的组分及配比：

高锰酸钾：2g，硫酸（浓度为98%）：4ml，蒸馏水96ml；

b）、腐蚀剂的配置：

（ⅰ）在96毫升的蒸馏水中加入4毫升硫酸，并用玻璃棒不断搅拌；

（ⅱ）在硫酸溶液中加入2克高锰酸钾，并用玻璃棒不断搅拌；

（ⅲ）配好腐蚀液加热到60℃～70℃；

c）、金相腐蚀：

（ⅰ）试样在淬回火状态下按照常规方法进行粗磨、细磨、抛光、清洗、吹干；

（ⅱ）将磨制好的晶粒度试样磨面向上置于加热到60℃～70℃的腐蚀液中；热腐蚀10mim～15min，热腐蚀过程中试样磨面出现锈蚀，用竹夹迅速拿出试样，用棉花擦去锈蚀后再进行浸蚀；

（ⅲ）将腐蚀过的试样用流动水冲洗，并用95%的酒精清洗吹干；

晶粒度的测定，可根据实际情况选择采用图片对比法、网格法、截距法及定量金相等方法按照相关标准进行评定。

本发明提出的一种40Cr15Mo2VN轴承钢原始奥氏体晶界显示方法，有效解决了含氮不锈轴承淬回火后原始奥氏体晶粒度显示的技术难题。

附图说明

图1为采用本发明方法的腐蚀晶粒度图。

具体实施方式

结合实施例对本发明作进一步说明：

用料及设备：试验材料为直径为38 mm40Cr15Mo2VN含氮不锈轴承钢棒料，采用真空感应熔炼+真空自耗重熔冶炼，其化学成分见表1。试验设备包括热处理炉和金相图像分析仪等。热处理炉有真空淬火炉，回火炉，型号分别为ZC2-65，130174油炉；金相分析仪型号为GX51 OLYMPUS。

表1 含氮不锈轴承钢化学成分