一种显示高碳高锰钢铸态枝晶形貌的腐蚀剂及方法与流程

本发明属于钢铁生产，具体涉及一种显示高碳高锰钢铸态枝晶形貌的腐蚀剂及方法。

背景技术：

1、高锰钢主要分为两大类，一类为耐磨钢，一类为无磁钢。这里主要涉及耐磨钢，其mn含量10%～15%，c含量高达0.90%～1.25%。高锰钢在经过适当的成分设计调整后，在强冲击磨料磨损条件下，具有优异的抗磨性能，故常用于矿山、建材、火电等机械设备中，制作耐磨件。高锰钢铸态性能良好，但是生产效率较低。在采用连铸方式生产高锰钢后，生产效率大幅提升，在连铸生产工艺下，铸态凝固组织形态是决定其内外部质量的基础性因素。通过观察高锰钢连铸坯的凝固组织，研究其形态特征，可以测量出枝晶间距等相关数据，为深入了解高锰钢凝固特性，改善连铸过程中铸坯的凝固条件，提高铸坯质量，提供了许多有价值的技术信息。

2、而常规的硝酸酒精腐蚀液不能有效的将奥氏体晶界浸蚀出，也很难清晰浸蚀出枝晶。对于作为耐磨钢用的高锰钢，能够将晶界与枝晶同时清晰腐蚀的方法鲜有报道。

3、公开号为cn112481616a的专利申请公开了一种高锰钢金相腐蚀液及其配置方法和腐蚀方法，稀盐酸和cro3水溶液以体积比1∶2的混合溶液作为腐蚀剂，能腐蚀出mn含量在15%～30%范围内的高锰钢奥氏体晶界和孪晶界，但是并未腐蚀出枝晶。公开号为cn108693103a的专利申请公开了一种高碳钢铸坯枝晶腐蚀与测量的方法，腐蚀剂的主要成分为：苦味酸、氯化亚铜、洗洁精和水，质量浓度：（0.3%～0.5%）∶（0.1%～0.2%）∶（1%～2%）。此腐蚀剂能有效腐蚀出高碳钢铸坯的枝晶，但不能同时腐蚀出晶界，同时苦味酸又称黄色炸药，具有较大的毒性与爆炸风险；再如，现有技术《高锰钢微观偏析行为研究》（中国金属通报，2021年）中采用20%浓度的硝酸酒精浸蚀试样后，可观察到枝晶形貌及奥氏体晶界，但文献中所述钢种为高锰twip钢，c含量最高0.6%，al含量较高达到了3.54%，不适用于发明方法所述的高碳高锰钢。

4、因此，亟需提供一种显示高碳高锰钢铸态枝晶形貌的腐蚀剂及方法，用于高碳高锰钢连铸工艺下铸态组织的质量评估，以达到在连铸过程中，铸坯凝固优化改善铸坯质量的目的。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种显示高碳高锰钢铸态枝晶形貌的腐蚀剂及方法，提供的腐蚀剂能够在清晰有效的浸蚀出枝晶组织的同时，还能清晰地浸蚀出奥氏体晶界，便于枝晶、晶粒同镜观测，定性评价枝晶组织；具有便捷、高效、准确的优点，可用于高碳高锰钢连铸工艺下铸态组织的质量评估，从而对高碳高锰钢连铸生产工艺优化和铸态质量控制起到一定的指导作用。

2、为了实现上述发明目的，本发明提供的技术方案如下：

3、一种显示高碳高锰钢铸态枝晶形貌的腐蚀剂，由硝酸溶液、无水乙醇、氯化铁、氯化铜、水配制而成。

4、本发明所述腐蚀剂，其中，所述硝酸溶液的体积、无水乙醇的体积、水的体积、氯化铁的质量和氯化铜的质量之比为：（8～10）ml∶（80～82）ml∶（10～20）ml∶（2～3）g∶（1.5～2.5）g。

5、本发明所示硝酸溶液的质量浓度为63%～68%。

6、本发明所述高碳高锰钢的化学成分中：c：0.90%～1.25%， mn：10.0%～15.0% ，si：0.30%～1.0 %，s≤0.05%，p≤0.10%，fe余量。

7、一种显示高碳高锰钢铸态枝晶形貌的方法，包括以下步骤：

8、（1）试样准备：按照金相观测要求，将高碳高锰钢试样待测面磨平抛光，洗涤吹干备用；

9、（2）试样腐蚀：将经步骤（1）处理后的试样浸入上述腐蚀剂中，25s～30s后取出，先用大量清水冲洗掉表面残留腐蚀剂，然后用棉球蘸取2～3g洗洁精擦拭，擦拭干净后，依次用清水，无水乙醇冲洗，吹风机吹干即可。

10、本发明所述显示高碳高锰钢铸态枝晶形貌的方法，其中，步骤（1）的具体操作为：将高碳高锰钢试样依次用180#、400#、800#及1000#水砂纸打磨，然后用2.5μm金相抛光剂抛光至镜面，之后用清水、无水乙醇清洗，吹风机吹干备用。

11、本发明所述显示高碳高锰钢铸态枝晶形貌的方法，其中，所述步骤（2）在环境温度15℃～20℃的条件下进行。

12、本发明所述显示高碳高锰钢铸态枝晶形貌的方法，其中，所述步骤（2）中，将高碳高锰钢试样腐蚀面完全浸入在所述腐蚀剂中，并轻轻晃动。

13、本发明技术方案具有以下有益技术效果：

14、本发明提供的腐蚀剂无需添加苦味酸，成分易于获得，配置简单，耗时少，效果稳定，重现性好。

15、本发明提供的腐蚀剂能够在清晰有效的浸蚀出枝晶组织的同时，还能清晰地浸蚀出奥氏体晶界，便于枝晶、晶粒同镜观测，定性评价枝晶组织。

16、本发明提供的技术方案可用于高碳高锰钢连铸工艺下铸态组织的质量评估，从而对高碳高锰钢连铸生产工艺优化和铸态质量控制起到一定的指导作用。

技术特征：

1.一种显示高碳高锰钢铸态枝晶形貌的腐蚀剂，其特征在于，所述腐蚀剂由硝酸溶液、无水乙醇、氯化铁、氯化铜、水配制而成。

2.根据权利要求1所述的一种显示高碳高锰钢铸态枝晶形貌的腐蚀剂，其特征在于，所述腐蚀剂中硝酸溶液的体积、无水乙醇的体积、水的体积、氯化铁的质量和氯化铜的质量之比为：（8～10）ml∶（80～82）ml∶（10～20）ml∶（2～3）g∶（1.5～2.5）g。

3.根据权利要求1或2所述的一种显示高碳高锰钢铸态枝晶形貌的腐蚀剂，其特征在于，所述硝酸溶液的质量浓度为63%～68%。

4. 根据权利要求1所述的一种显示高碳高锰钢铸态枝晶形貌的腐蚀剂，其特征在于，所述高碳高锰钢的化学成分中：c：0.90%～1.25%， mn：10.0%～15.0% ，si：0.30%～1.0 %，s≤0.05%，p≤0.10%，fe余量。

5.一种显示高碳高锰钢铸态枝晶形貌的方法，其特征在于，包括以下步骤：

6.根据权利要求5所述的一种显示高碳高锰钢铸态枝晶形貌的方法，其特征在于，所述步骤（1）的具体操作为：将高碳高锰钢试样依次用180#、400#、800#及1000#水砂纸打磨，然后用2.5μm金相抛光剂抛光至镜面，之后用清水、无水乙醇清洗，吹风机吹干备用。

7.根据权利要求5所述的一种显示高碳高锰钢铸态枝晶形貌的方法，其特征在于，所述步骤（2）在环境温度15℃～20℃的条件下进行。

8.根据权利要求5所述的一种显示高碳高锰钢铸态枝晶形貌的方法，其特征在于，所述步骤（2）中，将高碳高锰钢试样腐蚀面完全浸入权利要求1所述的腐蚀剂中，并轻轻晃动。

技术总结
本发明提供了一种显示高碳高锰钢铸态枝晶形貌的腐蚀剂及方法，所述腐蚀剂由硝酸溶液、无水乙醇、氯化铁、氯化铜、水配制而成；所述硝酸溶液的体积、无水乙醇的体积、水的体积、氯化铁的质量和氯化铜的质量之比为：（8～10）ml∶（80～82）ml∶（10～20）ml∶（2～3）g∶（1.5～2.5）g；腐蚀方法包括：（1）试样准备；（2）试样腐蚀。本发明提供的腐蚀剂及方法能够在清晰有效的浸蚀出枝晶组织的同时，还能清晰的腐蚀出奥氏体晶界，便于枝晶、晶粒同镜观测，定性评价枝晶组织；可用于高碳高锰钢连铸工艺下铸态组织的质量评估，从而对高碳高锰钢连铸生产工艺优化和铸态质量控制起到一定指导作用。

技术研发人员：刘宏春,李杰,张瑞忠,刘占礼,毛文文,邢力勇,张彩东,李杰,田志强
受保护的技术使用者：河北大河材料科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16