染色法與常用浸蝕法顯示EA4T組織的對比

帖錦芳++陳晉龍

摘 要：簡要介紹了一種對不同熱處理下的EA4T試樣進行染色處理的方法，并與常用浸蝕劑顯示組織的方法對比。結果表明，這種方法比常用浸蝕劑顯示組織反襯好，有利于鑒別鋼中的各種組織，可作為定量金相分析試驗和熱處理工藝參數調整的理論依據。

關鍵詞：EA4T；染色劑；顯微組織；硝酸酒精

中圖分類號：TG11 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2017.01.099

EA4T是歐洲牌號的材料，采用的技術標準是EN13261.由于其綜合性能優良，適用于制造重載、高速列車車軸，并在歐洲得到了廣泛的應用。目前，國內將這種材料引進并用于大功率重載交流電力機車上，但國內的研究范圍有限，其具體的制造工藝無從查詢。在熱處理工藝試制過程中，金相混合組織難以識別，從而給工藝的制訂帶來了一定的困難。本文主要分析了國產EA4T，通過EA4T車軸組織進行染色處理，根據其呈現不同的顏色來鑒別組織。

1 試驗材料與方法

1.1 試驗材料

試驗所用材料是根據EN13261標準生產的一批EA4T軸坯，其化學成分如表1所示。將原材料鍛造成275 mm軸坯，并在圖1中的0，3，14，15部位進行金相組織試樣加工，分別在920 ℃正火空冷和920 ℃淬火+640 ℃回火調質處理的車軸中心、R/2及表面處截取金相試樣，對864 ℃退火的車軸在R/2處進行金相試樣加工。

1.2 試驗方法

試樣磨制拋光后，采用1∶25的硝酸酒精浸蝕，并用Axiovert 40 MAT顯微鏡組織觀察，用ProgRes Capture Pro 2.8.8圖像分析儀采集黑白色圖像。

將浸蝕后的試樣再進行磨制拋光，以去除腐蝕面，用彩色金相染色劑為試樣染色，并用Axiovert 40 MAT顯微鏡進行組織觀察，ProgRes Capture Pro 2.8.8圖像分析儀采集彩色圖像。

2 試驗結果及分析

2.1 浸蝕劑的配制

彩色金相染色劑的配制：將偏重亞硫酸鈉與水配制成質量分數為1%～10%的水溶液A，將苦味酸與酒精配制成質量分數為2%～4%的溶液B，將溶液A與B按照1∶1的體積比混合，同時，加入0.2～1 mL質量分數為37%～38%的濃鹽酸，充分混合后并攪拌均勻。

2.2 不同熱處理工藝和浸蝕劑下的組織比對

2.2.1 原材料軸坯試樣金相組織

用1∶25的硝酸酒精浸蝕后的金相顯微組織為：軸坯的0，3，14，15位置金相顯微組織均為白色鐵素體、黑色珠光體和灰色貝氏體組織。由于位置不同，組織的含量有所不同。采用彩色金相染色劑染色，試樣會呈現出不同的顏色，具體情況如圖2、圖3、圖4所示。其中，鐵素體為藍灰色或淺黃色，珠光體為黑色，藍色貝氏體中夾有褐色組織。貝氏體的形態特征與其形成原因有關，一般粒狀貝氏體是低碳和中碳合金鋼以一定的速度連續冷卻獲得的，其形成溫度稍高于上貝氏體的形成溫度。在冷卻期間，逐漸出現的貝氏體束比較粗，給出塊狀或粒狀外形，其中不出現碳化物，碳從貝氏體鐵素體中分離出來，使殘留奧氏體穩定，以后轉變為馬氏體，從而獲得貝氏體、殘留奧氏體和馬氏體同時出現的組織結構，但是，這比較難辨別。經過相關分析可以得出，褐色組織極有可能為馬氏體，而用染色法顯示奧氏體組織，則呈現亮白色。

2.2.2 920 ℃正火空冷組織

用1∶25的硝酸酒精浸蝕車軸的表面、R/2處和中心試樣，其顯微組織均為白色鐵素體、黑色珠光體和灰色貝氏體組織。由于取樣位置不同，所以，其組織含量也有所不同。采用彩色金相染色劑染色，根據浸蝕后試樣中不同組織顯示出不同的顏色，可區分組織，鐵素體為藍灰色或淺黃色，珠光體為黑色，藍色貝氏體，褐色可能為馬氏體。從彩色圖像中可以看出，貝氏體組織中混有馬氏體組織，但用硝酸酒精浸蝕過的試樣，由于貝氏體和馬氏體的顏色襯度比較低，且組織比較細密，所以，很難區分。具體情況如圖5、圖6所示。

2.2.3 920 ℃淬火+640 ℃回火調質處理組織

用1∶25的硝酸酒精浸蝕車軸的中心、表面和R/2處，其金相顯微組織均為灰色貝氏體、黑色馬氏體。由于取樣位置不同，組織的含量也不相同。采用彩色金相染色劑染色，試樣呈現出不同的顏色，藍色為貝氏體，褐色為馬氏體。其中，車軸表面的馬氏體針葉在500倍下觀察比較明顯，而用硝酸酒精浸蝕則組織不明顯，且各組織的含量在定量分析試驗中也易于測定。具體情況如圖7、圖8、圖9所示。

2.2.4 864 ℃退火試樣組織

用1∶25的硝酸酒精浸蝕車軸的R/2處，其顯微組織為白色鐵素體、黑色珠光體。采用彩色金相染色劑染色，藍灰色或淺黃色為鐵素體，黑色為珠光體，具體如圖10所示。

3 結論

對比染色法與常用浸蝕劑1∶25的硝酸酒精腐蝕EA4T試樣組織，染色法的優點是：①采用此方法顯示EA4T組織比1∶25的硝酸酒精浸蝕反襯好，各組織呈現不同的色彩，輪廓清晰，層次分明，易于識別；②可以較好地區分貝氏體細密混合組織中含量較少的馬氏體組織；③可對各項組織的含量進行定性和定量分析試驗，進而為調整EA4T熱處理工藝參數奠定基礎。

參考文獻

[1]王衛衛，李光瀛，胡霄雨，等.含殘余奧氏體雙相鋼彩色金相染色劑及彩色顯示方法：中國，CN 104236980 A[P].2014-12-24.

[2]王筑生，梁益龍，吳少斌，等.大截面EA4T車軸鋼回火工藝對組織和性能的影響[J].材料熱處理學報，2012，33（5）：48-52.

[3]任頌贊，葉儉，陳德華.金相分析原理及技術[M].上海：上海科學技術文獻出版社，2013：70-71.

〔編輯：白潔〕