用于EBSD测试的42CrMo钢铸辗成形环件试样的制备方法与流程

本发明属于环件成形过程电镜样品制备技术领域，具体涉及用于EBSD测试的42CrMo钢铸辗成形环件试样的制备方法。

背景技术：

42CrMo钢是一种中碳低合金高强度钢，具有良好的淬透性、塑韧性及蠕变性能，广泛用于航空航天、船舶和国防装备等重大工业领域的轴承套圈关键承载件。随着中小型轴承环件(外径小于200mm)冷辗扩技术和大型轴承环件(外径200mm以上)热辗扩技术的发展，42CrMo钢环坯由于热辗扩变形而沿其径向壁厚方向具有很强的各向异性力学性能，这主要与辗扩过程中形成的织构类型有关。因此，采用电子背散射衍射(Electron Backscatter Diffraction, EBSD)技术研究轴承环件用42CrMo钢材料在辗扩过程中的织构形成和转变，以及揭示如再结晶织构、剪切织构和形变织构等类型的织构成为亟待解决的问题。

用于EBSD测试的42CrMo钢样品必须保证无表面应力层（弹、塑性应力），平整度和光洁度高，目前机械抛光方法无法做到这一点，并且存在制备周期长、花样识别率低等问题。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种用于EBSD测试的42CrMo钢铸辗成形环件试样的制备方法，可以有效解决现有技术存在的问题。

本发明是这样实现的，其特征在于包括以下工艺步骤：

(1) 切割试件单元体Q：如图1、2所示，利用数控慢走丝线切割机在42CrMo钢铸辗成形环件高度方向的中部截面沿径向壁厚方向在不同位置切割出试件单元体Q₁、Q₂、Q₃，试件单元体的形状为如图3所示的长方体，该长方体的长度c=5~8mm、宽度k=3~4mm、高度h=2~3mm，试件单元体Q₁、Q₂、Q₃的中心距环件外表面的距离分别为S₁=B/4、S₂=B/2、S₃=3B/4，B为环件的壁厚，所使用的电极丝直径为0.15mm；

(2) 研磨：在自动磨抛机上依次用200#、400#、800#、1200#和2000#水砂纸研磨试样，直至试样表面光洁度为12~13级，控制水的流速为65~90g/min；

(3) 超声波清洗：把研磨后的试样放入盛无水乙醇的烧杯中，利用超声波清洗仪清洗8~12min，然后快速吹干；

(4) 配制电解抛光液：将高氯酸HClO₄和乙醇C₂H₅OH以体积比为5~8：92~95的比例进行混合；

(5) 电解抛光：采用自制的简易电解抛光装备进行抛光实验，如图4所示，以42CrMo钢试样1为阳极，与直流稳压电源2正极相连，42CrMo钢试样1的待抛光面朝下，以不锈钢电解槽3为阴极，与直流稳压电源2负极相连，将配制好的电解抛光液4倒入不锈钢电解槽3中，电解过程中需保持试样水平、平稳，不锈钢电解槽3放置在具有绝缘功能的工作台板5上，电解电压为25~30V，电流为0.6~0.8 mA，电解时间为50~60 s，温度为20~30℃；

(6) 清洗：电解结束后用镊子夹住试样依次放入4~5个分别盛一定量无水乙醇的烧杯中清洗，清洗过程中不断晃动试样，彻底清除试样表面残留的电解液，然后用吹风机冷风吹干，用滤纸包好防止试样表面氧化；

(7) 预观察：在金相显微镜下观察试样表面呈暗亮状，被轻微侵蚀并隐约可见晶界，得到可用于电子背散射衍射(EBSD)测试的42CrMo钢铸辗成形环件样品。

本发明的优点及有益效果是：本发明结构简单，易操作，电解抛光液配制方便，电解槽可以用不锈钢易拉罐制作，投资小，取材方便，技术合理，抛光快捷，制备出的42CrMo钢EBSD试样无表面应力层、清洁、光滑，试样表面呈暗亮状，被轻微侵蚀并隐约可见晶界，如图5所示，在扫描电镜上安装的电子背散射衍射(EBSD)系统下进行选区观察时花样识别率高，得到清晰的晶界取向成像图，如图6所示。

附图说明

图1为42CrMo钢铸辗成形环件尺寸标识图；

图2为42CrMo钢试件单元体取样示意图；

图3为试件单元体外形尺寸标识图；

图4为电解抛光装置的示意图；

图5为42CrMo钢试样的金相显微照片；

图6为42CrMo钢试样的EBSD晶界取向成像图；

图中：1—42CrMo钢试样 2—直流稳压电源 3—不锈钢电解槽 4—电解抛光液 5—绝缘工作台板。

① —为42CrMo钢铸辗成形环件上半截

② —为42CrMo钢铸辗成形环件下半截。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。

如图1所示，取环件外径D=320mm，环件内径d=260mm，环件壁厚B=30mm，环件高度H=50mm，工艺步骤如下：

(1) 切割试件单元体Q：如图1、2所示，利用数控慢走丝线切割机在42CrMo钢铸辗成形环件高度方向的中部截面沿径向壁厚方向在不同位置切割出试件单元体Q₁、Q₂、Q₃，试件单元体的形状为如图3所示的长方体，该长方体的长度c=5mm、宽度k=4mm、高度h=2mm，试件单元体Q₁、Q₂、Q₃的中心距环件外表面的距离分别为S₁=7.5mm、S₂=15mm、S₃=22.5mm，B为环件的壁厚，所使用的电极丝直径为0.15mm；

(2) 研磨：在自动磨抛机上依次用200#、400#、800#、1000#、1200#和2000#水砂纸研磨试样，直至试样表面光洁度为13级，控制水的流速为80g/min；

(3) 超声波清洗：把研磨后的试样放入盛无水乙醇的烧杯中，利用超声波清洗仪清洗8min，然后吹干；

(4) 配置电解抛光液：将高氯酸HClO₄和乙醇C₂H₅OH以体积比为8：92的比例进行混合；

(5) 电解抛光：采用自制的简易电解抛光装备进行抛光实验，如图4所示，以42CrMo钢试样1为阳极，与直流稳压电源2正极相连，42CrMo钢试样1的待抛光面朝下，以不锈钢电解槽3为阴极，与直流稳压电源2负极相连，将配制好的电解抛光液4倒入不锈钢电解槽3中，电解过程中需保持试样水平、平稳，不锈钢电解槽3放置在具有绝缘功能的工作台板5上，电解电压为30V，电流为0.8mA，电解时间为60s，温度为20℃；

(6) 清洗：电解结束后用镊子夹住试样依次放入4个分别盛一定量无水乙醇的烧杯中清洗，清洗过程中不断晃动试样，彻底清除试样表面残留的电解液，然后用吹风机冷风吹干，用滤纸包好防止试样表面氧化；

(7) 预观察：在金相显微镜下观察试样表面呈暗亮状，被轻微侵蚀并隐约可见晶界，如图5所示，得到可用于电子背散射衍射(EBSD)测试的42CrMo钢铸辗成形环件，在扫描电镜上安装的电子背散射衍射系统下进行选区观察时获得清晰的晶界取向成像图，如图6所示。