[发明专利]一种高强高韧Fe-Mn-C系孪晶诱发塑性钢的电解腐蚀方法

说明书

技术领域

本发明属于高强高韧钢的表面处理领域，并涉及一种高强高韧Fe-Mn-C系孪晶诱发塑性钢的电解腐蚀方法。

背景技术

出于成本、能源、安全、环境等方面的考虑，汽车轻量化是现代汽车产业的发展方向。追求高强度、高塑性成为未来汽车用钢的设计和研究的一种趋势。近年来，世界各主要钢铁企业和研究部门开展了集中攻关，开发出一系列高强高韧的汽车用钢，如双相钢、相变诱导塑性钢和孪晶诱发塑性钢(TWIP钢)，其中TWIP钢的综合性能为最佳，其强塑积通常在50000MPa％以上。

TWIP钢主要包括Fe-Mn-Si-Al、Fe-Mn-C、Fe-Mn-Al-C等成分体系，但采用含量较高的Al和Si的Fe-Mn-Si-Al系和Fe-Mn-Al-C系TWIP钢板因浇铸和表面质量问题已被证明很难用于大规模的工业生产，仅适用于科学研究。而Fe-Mn-C系相对较容易的熔炼浇铸，因此最具产业化和工业应用前景，是TWIP钢研究的热点和重点。

在TWIP钢的研究领域中，常需要对TWIP钢形变前组织形貌、晶界特征、织构等进行观测，而TWIP钢因初始硬度低、易加工硬化等特点，机械抛光和腐蚀后通常会留有划痕和抛光变形所导致的扰动层、形变孪晶等附加表面变形，从而影响了微观组织观察和实验数据的准确性和稳定性。

电解腐蚀是另一种常用的合金表面制备手段，目前，TWIP钢在该领域的研究较少，相关报道和专利中，仅见苏钰等(CN101701353A)提供了一种针对热轧Fe-(25％～33％)Mn-(2％～4％)Al-(2.3～2.55％)Si系TWIP钢的电解抛光方法。发明人尝试使用该方法类似地制备Fe-Mn-C系TWIP钢，发现几乎无法获得正常的金相组织。其原因可能在于两种钢虽然同属于TWIP钢，然两种钢合金成分的巨大差异显著地改变了电化学性能。考虑到Fe-Mn-Al-Si体系TWIP钢已被证明难以产业化而Fe-Mn-C系TWIP钢具有良好的工业化前景，有必要开发一种显像性能好、简单易行、可推广实用的Fe-Mn-C系TWIP钢的电解腐蚀方法，为TWIP钢的科学研究和产业发展提供必要的推力。

发明内容

本发明目的在于提供一种Fe-Mn-C系TWIP钢的电解腐蚀方法，用该方法所制Fe-Mn-C系TWIP钢的电解腐蚀组织中可以清晰看到奥氏体晶粒以及退火孪晶，不存在划痕和抛光变形所导致的扰动层、形变孪晶等附加表面变形，图片细节突出，效果良好，简单实用，易于推广，可满足实验室和企业对不同尺寸Fe-Mn-C系TWIP钢的金相、晶界类型分析、应力测试、织构测算等要求。

本发明通过如下步骤实现：TWIP钢的化学组分(以重量计)为0.2～0.7％C，17～24％Mn，其余为Fe和熔炼过程中不可避免的杂质。

第一步，调配腐蚀电解液，按体积分数(10％高氯酸、80％～90％冰醋酸和0～10％丙三醇)量取高氯酸、冰醋酸和丙三醇，注入电解槽并搅拌均匀；

第二步，将TWIP钢试样与电解腐蚀仪阳极连接，与电解腐蚀仪阴极共置于电解液中，保持阴阳极距离1～5cm，施加工作电压为30～45V，电流密度为0.5～1.5A/cm2，并用搅拌器匀速搅拌电解液；腐蚀液温度为10～50℃，腐蚀时间为30～120s。

第三步，结束后取出试样，立即置于蒸馏水中超声清洗10s以去除残余电解液，再用无水乙醇漂洗后冷风吹干，即得电解腐蚀好的试样。

本发明具有的有益效果

1、经本发明所得Fe-Mn-C系TWIP钢显微组织中不存在划痕和抛光变形所导致的扰动层、形变孪晶等附加表面变形。

2、经本发明所得Fe-Mn-C系TWIP钢腐蚀组织清晰，细节突出，有利于对TWIP钢组织特征的观察。

3、由于电解腐蚀的电流与试样工作面积成正比，本发明所得电解腐蚀方法重演性好，所得参数可满足各种场合对不同尺寸Fe-Mn-C系TWIP钢的金相、应力测试、织构测算、晶界类型分析等要求。

4、电解腐蚀与电解抛光的原理上相通，因此本发明所得电解腐蚀方法对Fe-Mn-C系TWIP钢工业生产中镀锌前的电解抛光方法具有指导意义。

附图说明

图1采用本发明电解腐蚀制备的金相组织照片

图2采用常规金相制备方法制备的金相组织照片

图3采用本发明电解腐蚀制备的金相组织照片

图4采用本发明电解腐蚀制备的金相组织照片

具体实施方式

实施例1：