“晶粒度”是晶粒大小的度量。钢的晶粒大小直接影响着钢的力学性能和工艺性能，晶粒度对钢的工艺性能、化学性能、力学性能及热处理行为有着重要的影响，是表现钢性能的重要依据。苦味酸溶液是直接腐蚀法最常用的晶界腐蚀剂之一，一般包含3种成分：浸蚀剂（苦味酸或苦味酸＋盐酸等）；稀释剂（乙醇）用于减少电离作用；缓蚀剂用于减少晶内腐蚀，提高晶粒度腐蚀的衬度。因此奥氏体晶粒度作为调质钢重要的一项综合性能影响因素， 其显示方法一直在不断探究和优化。
笔者选取常用的45钢和20CrMoH钢，由检验检测机构的客户提供，均经过调质处理。在苦味酸腐蚀方法上对调质钢的晶粒显示方法步骤进行探究，旨在优化奥氏体晶粒显示方法，进而提高奥氏体晶粒度判定的准确性，对钢铁类检验检测机构和生产型企业等有重要的参考价值。
材料选择
本文使用Thermo ARL4460型直读光谱仪，ZEISS Axio Imager.A2m材料显微镜。
1.2 化学成分
选取45钢和20CrMoH钢两种材质，试样取样和制备按照GB/T4336-2016《碳素钢和中低合金钢多元素含量的测定火花放电原子发射光谱法（常规法）》标准要求，用直读光谱仪进行分析，其化学成分如表1所示。
1.3 试验材料的金相组织
选取45钢和20CrMoH钢两种材质，试样制备、研磨和抛光按照GB/T13298-2015《金相显微组织检验方法》标准要求，检验面用4％ 硝酸酒精溶液腐蚀，用材料显微镜进行分析，其金相组织图如图1、图２ 所示。
试验结果表明，45钢和20CrMoH钢的金相组织均为回火索氏体＋铁素体。
试验条件及方法
常用方法1：4g苦味酸＋1ｍＬ 盐酸＋96 ｍＬ 乙醇＋5～8ｇ 十二烷基苯磺酸钠。室温浸蚀，浸蚀时间为0.5～1ｍｉｎ，取出轻抛，冲洗，吹干 ，待观察。
常用方法2：2g苦味酸＋100ｍＬ 纯水＋ 几滴海鸥洗涤剂。室温浸蚀，浸蚀时间为1min，取出冲洗，吹干，待观察。
优化方法3：4g 苦味酸＋5～8g十二烷基苯磺酸钠＋100ｍＬ纯水，腐蚀剂溶液温度为80～90 ℃。试验试样浸入80～90℃腐蚀剂中，10s 后观察腐蚀面，腐蚀面出现大量红色氧化物后立即取出浸入清水中，用脱脂棉擦拭掉表面氧化物质，再次浸入80～90℃浸蚀剂中，10s再次观察腐蚀面，腐蚀面出现大量红色氧化物后立即取出浸入清水中，用脱脂棉擦拭掉表面氧化物质；此过程重复2～3次，直至腐蚀面变白且白色氧化物无法擦拭掉，取出试样在自来水下冲洗并轻微擦拭，用无水乙醇洗净，吹风机吹干，待观察。
试验结果
分别用选取的45钢和20CrMoH钢的调质态对方法1和方法2的奥氏体晶粒显示效果进行试验比对。
3.1 试验结果
方法1和方法2对45钢和20CrMoH钢的奥氏体晶粒显示试验如表2、图3、图4所示。
采用方法1得到的奥氏体晶粒晶界线显示清晰，但基体组织较多，遮蔽了晶界；采用方法2得到的奥氏体晶粒虽能看到部分奥氏体晶粒晶界，但晶界线显示不完整，影响判断。
采用方法3得到的45钢和20CrMoH钢的奥氏体晶粒结果如表3、图5、图6所示。
45钢采用方法3中腐蚀时间为10、20s时得到的奥氏体晶粒显示不清晰，晶界线未完整显示，腐蚀时间为40s时奥氏体晶粒虽显示完整，但因基体组织过多，遮蔽了晶界，腐蚀时间为30s时的奥氏体晶粒显示最为清晰，且无基体组织遮蔽干扰。
20CrMoH钢采用方法3中腐蚀时间为10s时奥氏体晶粒显示不清晰，晶界线未完整显示，腐蚀时间为30、40s 时奥氏体晶粒虽显示完整，但因基体组织过多，遮蔽了晶界，腐蚀时间为20s时的奥氏体晶粒显示最为清晰，且无基体组织遮蔽干扰。
3.2 试验分析
采用方法1得到的奥氏体晶粒度较为清晰，但使用了盐酸和乙醇试剂，一定程度上增加试验的成本、危险性和对环境的污染性；方法2和方法3 腐蚀液均使用水作为溶剂，避免盐酸和乙醇的使用，一定程度减少试验的繁琐性和危险性，同时减少对环境的污染，节省了成本。
采用方法1得到的奥氏体晶粒晶界线显示清晰，但基体组织较多，遮蔽了晶界；方法2得到的奥氏体晶粒虽能看到部分奥氏体晶粒晶界，但晶界线显示不完整，影响判断。方法1和方法2都存在腐蚀过程不易控制的问题，腐蚀温度较低，导致腐蚀速率较慢，一次浸蚀时间过长，导致对基体组织影响较大；方法3试验腐蚀液温度控制在85 ℃，45钢的腐蚀时间为30s时，其奥氏体晶粒显示最为清晰且基体组织最少，造成的干扰最小；20CrMoH钢的腐蚀时间为20s时，其奥氏体晶粒显示最为清晰且基体组织最少，造成的干扰最小。
方法1和方法2在腐蚀过程中未能间隔一段时间取出试样擦拭掉表面氧化物，氧化物在表面大量堆积，阻碍了晶粒的腐蚀，方法3在腐蚀过程中控制腐蚀时间上采用分段腐蚀的方法，对腐蚀阶段的时间进行分段控制，每隔10s取出擦拭掉表面氧化物，避免氧化物堆积影响晶粒腐蚀，得到清晰晶粒形态的同时也避免了基体组织的出现，进而提高奥氏体晶粒度判定的准确性。
其他的调质钢，如40Cr、2Cr13、42CrMo等可以参考本优化法进行腐蚀，显示奥氏体晶粒。
结论
本文中的方法3为常用方法1和方法2的优化法，该优化法在腐蚀过程中提高了腐蚀温度，以及在控制腐蚀时间上采用分段腐蚀的方法，有效地避免基体组织析出，使得晶粒显示更加清晰。
该优化法具有显示奥氏体晶粒成功率高、浸蚀时间短且易掌握、不易浸蚀出基体组织等优点。
作者：安徽江南钢铁材料质量监督检验有限公司●陈超
来源：热加工论坛