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钢铁材料常见的40种侵蚀剂

在与金属有关的实验过程中,往往不可避免的要用到金相试样制备技术,而其中最为关键的是针对一定的材料选择合适的侵蚀剂及侵蚀方法,只有这样才能制好我们需要的金相试样。这里,我们就将常见的侵蚀剂及其适用对象与方法简单罗列如下。

序号

成分

适用对象

腐蚀方法

1

1:1(容积比工业盐酸水溶液)

大多数钢种

2

盐酸10份,硝酸1份,水10份(容积比)

奥氏体

不锈钢

耐热钢

60-70℃热蚀时间: 5-25min

3

盐酸38份,硫酸12份,水50份(容积比)

碳素钢

合金钢

高速工具钢

60-80℃热蚀时间: 15~25min

4

盐酸500mL,硫酸35mL,铜150g

大多数钢种

室温浸蚀

在浸蚀过程中,用  毛刷不断擦拭试样表面, 去除表面沉淀物

5

三氯化铁200g,硝酸300mL,水100mL

大多数钢种

室温浸蚀或擦拭1~5min

6

盐酸30mL,三氯化铁50g,水70 mL

大多数钢种

室温浸蚀

7

10%~40%硝酸水溶液 (容积比)

碳素钢

合金钢

室温浸蚀25%硝酸水溶液为通用浸蚀剂

8

10%~20%过硫酸铵水溶液

碳素钢

合金钢

显示技晶及粗晶组织

室温浸蚀或擦拭

9

三氯化铁饱和水溶500ml

硝酸  10ml

碳素钢 合金钢

室温浸蚀

10

硝酸 1份 盐酸 3份

不锈钢及

高铬高镍合金钢

室温浸蚀

11

硫酸铜溶液100mL,盐酸500mL,水500mL

奥氏体不锈钢

室温浸蚀  也可以加热使用

12

硝酸60mL,盐酸200mL,氯化高铁50g,过硫酸铵30g,水50mL

精密合金 高温合金

室温浸蚀

13

工业氯化铜铵12g,盐酸5mL,水100mL

钢的结晶组织

浸蚀30~60min

14

硝酸10mL,硫酸10mL,水20mL

显示铸态

组织和铸钢晶粒度

室温浸蚀

15

盐酸50mL,硝酸25mL,水25mL

高合金钢  高速钢

铁-钴和镍基高温合金

室温浸蚀

16

重铬酸钾  25g,盐酸100mL,硝酸10mL,水100mL

铁素体及

奥氏体不锈钢

60~70℃热蚀,时间:30~60min

17

Nital:硝酸1~5mL酒精100mL

淬火马氏体、珠光体、铸铁等

室温浸蚀


18

Picral: 苦味酸4g, 酒精100mL

珠光体、马氏体、贝氏体、渗碳体

室温浸蚀

19

Vilella’s: 盐酸5mL, 苦味酸1g, 苦味酸1g

回火马氏体及奥氏体晶粒

室温浸蚀

20

盐酸10mL, 硝酸3mL, 酒精100mL

高速钢回火后晶粒、氮化层、碳氮化层

室温浸蚀

21

氯化高铁5g盐酸15mL

水100mL

纯铜、黄铜及其他铜合金

室温浸蚀

22

(NH4)2S2O3 10g 水100mL

纯铜、黄铜及其他铜合金

室温浸蚀

23

氢氟酸1mL水200m L

铝及铝合金

室温浸蚀

24

氢氧化钠1g 水100mL

铝及铝合金

不要沾染皮肤

25

Keller’s:  氢氟酸2mL

盐酸3mL 硝酸5mL

水190m L

铝及铝合金

室温浸蚀

26

Marble’s: 硫酸铜5g

盐酸50mL 水50mL

高温合金

室温浸蚀

27

Murakami's: 赤血盐5g(10g)

氢氧化钠5g(10g)

水100mL

碳化钛镀层

室温浸蚀

28

Kalling's 1: 氯化铜2g

盐酸40mL

95%乙醇40~80mL

水40mL

室温浸蚀

29

Kalling's 2: 氯化铜2g

盐酸40mL

95%乙醇40~80mL

室温浸蚀

30

90~99ml甲醇或酒精+1~10ml硝酸

适用于铁,碳钢,合金钢以及铸铁的常用腐蚀剂,显示a晶界及组织。

室温浸蚀

31

100mL酒精+4g苦味酸

多用于铁素体和碳化物组成的组织结构,不能显示铁素体晶界

室温浸蚀

32

饱和苦味酸

少量润滑剂

多用于显示初生奥氏体晶界,非常适用于马氏体和贝氏体钢

室温浸蚀

33

150mL水  50mL盐酸

25mL硝酸 1g氯化铜

用于含18%镍的马氏体时效钢,马氏体和沉淀硬化不锈钢

室温浸蚀

34

100mL水

25g NaOH

2g苦味酸

特别适用于McQuaid-Ehn碳化试样,Darkens碳化物,溶液腐蚀1~15分钟或电解腐蚀6V(DC),0.5A/cm2,30~120秒可以显示高碳钢奥氏体晶界

室温浸蚀

35

3份盐酸+2份甘油+1份硝酸

适用于奥氏体不锈钢。显示晶粒结构,和碳化物的轮廓,现用现配,不能储存,擦拭试样

室温浸蚀

36

100mL酒精+100mL盐酸+5g氯化铜

用于奥氏体和双相不锈钢,铁素体容易侵蚀,碳化物不被侵蚀,奥氏体被轻度腐蚀,室温下擦拭或侵蚀,可以储存

室温浸蚀

37

15mL盐酸 10mL醋酸

5mL硝酸  2滴甘油

适用于高合金不锈钢,先用现配

室温浸蚀

38

100mL水

+K2Fe(CN)6+10gKOH或NaOH

多适用于铁素体不锈钢,铁素体发黄或者棕黄,奥氏体不被侵蚀

CN-有剧毒,注意安全

39

100mL水+10g草酸

6 V (DC)用于不锈钢电解腐蚀,15~30秒显示碳化物,45~60秒显示晶界

室温浸蚀

40

100mL水+20gNaOH

用于马氏体,沉淀硬化成双相钢中铁素体的着色

3~5 V(DC),20℃,5秒,显示铁素体轮廓和着深棕褐色

试样的选取是金相分析的第一步。试样选取好坏直接决定了实验结果的好坏,其重要性毋庸置疑。一般而言,试样的选取分为试样的取样部位及检验面的选择、试样截取过程、试样的尺寸选择,而对于形状特殊或尺寸细小不易握持的试样,还要进行镶嵌或机械夹持。下面详述金相试样选取的四个过程。

一、试样的取样部位及检验面选择

取样部位及检验面的选取需根据分析材料的特点、加工工艺以及热处理过程而确定。而生产中常规检验所用试样的取样部位、形状、尺寸都有明确的规定。

1、研究失效分析材料,应该根据其失效的原因,分别在材料失效部位和完好部位取样,以便于对比分析。

2、研究样品为铸件,必须从表面到心部,从上部到下部观察其组织差异,以了解偏析情况,以及缩孔疏松及冷却速度对组织的影响。

3、轧制型材或锻件取样应考虑表层有无脱碳、折迭等缺陷,以及非金属夹杂物的鉴定。所以要在横向和纵向上截取试样,横向试样主要研究表层缺陷及非金属夹杂物的分布,对于很长的型材应在两端分别取样,以便比较夹杂物的偏析情况,纵向试样主要研究夹杂物的形状;鉴别夹杂物的类型,观察晶粒粒长的程度,估计逆性形变过程中冷变形的程度。

4、热处理后的零件由于其金相组织均匀,可以截取任一截面的试样,但表面化学热处理和镀层部件取样应垂直于表面,以便观察其组织和测试其厚度。

金相试样取样部位确定以后,应进一步确定那一个试样面作为磨面。一般在研究结果或检验报告上所列金相图片,必须说明试样截取的部位与金相磨面的方向,有些情况下还应该绘图示意标出。

二、试样截取方式

取样时,根据被检验材料的软硬程度采取不同的方法:

1、对于硬度较低的材料,可以用锯、车、刨等加工方法;

2、对于硬度较高的材料,可以用砂轮切片机切割或电火花切割等方法。

3、对于硬而脆的材料,可以用锤击方法。

4、在大工件上取样,可用氧气切割等方法。

5、在用砂轮切割或电火花切割时,应采取冷却措施,以免试样因受热而引起组织变化。

三、试样尺寸

金相试样的大小以便于握持、易于磨制为准。通常显微试样为直径15mm、高15~20mm的圆柱体或边长为15~25mm的立方体。

四、试样镶嵌

对于形状特殊或尺寸细小不易握持的试样,如带、丝、片、管,制备试样,要进行镶嵌或机械夹持。镶嵌分冷镶嵌和热镶嵌二种。

金相试验操作步骤和操作方法

1.试样制备

1.1试样截取的方向,部位和数量,应根据金属类别、制造方法,技术条件或双方协议的规定进行。 
1.2.试样尺寸以面积小于200mm, 厚度15~20mm为宜,一般选用16X20mm试用.

1.3试样可用手锯、锯床或切割机床等切取,不论用何种方法取样均应注意试样的温度条件,必要时用水冷却,以避免正式试样因过热而改变其组织。

2.试样的研磨

2.1准备好的试样,先在粗砂轮上磨平,候磨痕均匀一致后,即移至细砂轮上续磨,磨时须用水冷却试样,使金属的组织不因受热而发生变化。

2.2经砂轮磨好、洗净、吹干后的试样,随即依次在由粗到细的各号砂纸上磨制,可采用在预磨机上进行磨制,从粗砂纸到细砂纸、再换一次砂纸,试样须转90°角与旧磨良成垂直方向。

2.3经预磨后的试样,先在抛光机上进行粗抛光(抛光织物为细绒布、抛光液为W2.5金刚石抛光膏),然后进行精抛光(抛光织物为锦丝绒,抛光液为W1.5金刚石抛光膏)抛光到试样上的磨痕完全除去而表面像镜面时为止,即粗糙度为Ra0.04以下。

3.试样的浸蚀

3.1精抛后的试样,便可浸入盛于玻璃皿之浸蚀剂中进行浸蚀。浸蚀时,试样可不时地轻微移动,但抛光面不得与皿底接触。

3.2浸蚀剂一般采用4%硝酸酒精溶液。

3.3浸蚀时间视金属的性质、检验目的及显微检验的放大倍数而定,以能在显微镜下清晰显出金属组织为宜。

3.4试样浸蚀完毕后,须迅速用水洗净,表面两用,酒精洗净,然后用吹风机吹干。

4.金相显微组织检验

4.1金相显微镜操作按仪器说明书规定进行。

4.2金相检验包括浸蚀前的检验和浸蚀后的检验,浸蚀前主要检验钢件的夹杂物和铸件的石墨形态、浸蚀后的检验为试样的显微组织。按有关金相标准进行检验。

5.使用金相显微镜注意事项:

5.1取用镜头时,应避免手指接触透镜的表面,镜头平时应放在干燥器中妥善有效。

5.2物镜与试样表面接近时,调节时勿使物镜头与试样接触。

5.3显微镜不使用时需用防尘罩盖起。

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