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A-100高強鋼是一類新型超高強度鋼，是由卡彭特公司在20世紀80年代根據(jù)美國海軍F/A18E/F型戰(zhàn)斗機起落架用料需求研發(fā)的。與航空業(yè)常用的高強度18Ni馬氏體時效鋼系列Marage250，300，350以及Ti6Al4V，Ti10V2Fe3Al鈦合金相比，在同一強度級別下，A-100高強鋼具有無可比擬的韌性和疲勞壽命。

絕大多數(shù)金屬材料都是由許多細小晶粒組成的，晶粒與晶粒之間的界面稱為晶界。晶粒尺寸對材料的強度、韌性、塑性等性能具有很大的影響。A-100高強鋼的鈷、鎳元素含量高，晶粒不容易顯現(xiàn)，對化學浸蝕液的配比要求較嚴格，且室溫下浸蝕時間很長，影響檢驗周期，增加了理化檢驗成本。

一般認為，晶粒浸蝕與浸蝕液類型、浸蝕溫度及時間密切相關。筆者采用不同的化學浸蝕液，對A-100高強鋼晶粒的浸蝕方法進行了探討和研究，篩選出了晶粒顯示效果較好的方法。

表1 A-100高強鋼的化學成分(質(zhì)量分數(shù))%

研究采用的A-100高強鋼化學成分見表1。其冶煉工藝為真空感應＋真空自耗，高溫擴散加熱后采用3500t快鍛機鍛造成材。

A-100高強鋼晶粒浸蝕采用化學浸蝕法。當試樣與浸蝕試劑接觸時，首先試樣拋光面上殘留的形變擾動層被溶解掉，然后真實組織開始浸蝕顯現(xiàn)。顯微組織是由不同的晶粒組成，晶粒之間存在著晶界，晶界原子排列的規(guī)則性差，自由能高，能夠快速地被浸蝕掉，形成凹溝，晶界就被清晰地顯示出來。

截取尺寸為10mm×10mm×20mm的金相試樣，經(jīng)熱處理后檢驗其晶粒度。熱處理工藝為將試樣加熱到(885±15)℃，保溫60min后，油冷或水冷。

圖1 A-100高強鋼制樣及檢驗流程

晶粒度試樣制備及檢驗流程見圖1。利用恒溫水浴鍋(圖2)將浸蝕液調(diào)至不同溫度，確定晶粒顯示時間。

圖2 恒溫水浴鍋

配制4種不同類型的浸蝕液，分別對10個試樣進行浸蝕，晶粒顯示結(jié)果見表2。可見過飽和苦味酸＋雕牌洗滌劑溶液(結(jié)晶狀)和過飽和苦味酸＋白貓洗滌劑溶液(結(jié)晶狀)能100％將試樣的晶粒清晰顯示出來，見圖3和圖4。

表2 不同浸蝕液的晶界顯示結(jié)果

圖3 1號浸蝕液顯示的晶粒形貌

圖4 2號浸蝕液顯示的晶粒形貌

不飽和苦味酸＋雕牌洗滌劑溶液只能使部分試樣顯現(xiàn)出晶界，且晶粒顯示不完整，不能準確評級，見圖5。

.圖5 3號浸蝕液顯示的晶粒形貌

采用腐蝕性較強的鹽酸苦味酸酒精溶液進行浸蝕，試樣出現(xiàn)馬氏體晶界，晶粒無法顯示，不能準確評級，見圖6。

圖6 4號浸蝕液顯示的晶粒形貌

顯示晶粒應采用比顯示顯微組織弱得多的浸蝕劑，腐蝕性較強的溶液可能對馬氏體不銹鋼比較適用，而對于A-100高強鋼等來說，過飽和苦味酸＋雕牌洗滌劑溶液(結(jié)晶狀)和過飽和苦味酸＋白貓洗滌劑溶液(結(jié)晶狀)是較為理想的浸蝕液。

利用恒溫水浴鍋將過飽和苦味酸＋雕牌洗滌劑溶液(結(jié)晶狀)分別加熱至25，30，35，40，45，50，55℃，然后對晶粒度試樣進行浸蝕，測定其晶粒顯示效果及時間。

結(jié)果表明，在25~45℃范圍內(nèi)，晶粒均可以清晰地顯示出來，見圖7a)；浸蝕液溫度為50℃時，存在70％的風險不能將晶界顯示出來；浸蝕液溫度為55℃時，試樣晶界不能清晰顯示，無法評級，見圖7b)。

圖7 不同溫度下顯示的晶粒形貌

不同浸蝕溫度下試樣顯示晶界所需的時間見表3。

表3 不同浸蝕溫度下晶粒顯示的時間

假設浸蝕液溫度在25~45℃范圍內(nèi)時，溫度對晶粒顯示時間無影響。對表3的數(shù)據(jù)進行回歸分析，得到的方差分析結(jié)果見表4，可知S＝5.98247，R-Sq＝79.0％，R-Sq(調(diào)整)＝78.6％，大于70％，顯著性(P)為0.000(S為回歸模型誤差的標準方差；R-Sq為回歸模型誤差占總誤差的百分比；P值為當原假設為真時所得到的樣本觀察結(jié)果或更極端結(jié)果出現(xiàn)的概率)，說明假設不成立，從而證明了浸蝕液溫度對晶粒顯示時間有影響。

表4 方差分析結(jié)果

用柱狀圖表示不同浸蝕溫度下晶粒顯示的時間，如圖8所示，可以看出浸蝕液溫度與晶粒顯示時間大致呈反比；40℃和45℃時晶粒顯示時間基本一致；A-100鋼晶粒浸蝕時間最短的浸蝕液溫度為40℃或45℃。

圖8 不同浸蝕溫度下晶粒顯示的時間