[发明专利]一种精确测定和降低先共析渗碳体比例和分布的方法

说明书

本发明公开了一种精确测定和降低先共析渗碳体比例和分布的方法，采用预定浓度的硝酸酒精混合物对试样侵蚀第一预定时间，所述试样取自过共析珠光体钢轨的预定位置；侵蚀完成后，对试样进行处理，得到待观察试样；对待观察试样进行显微拍照并对照片进行处理和分析，得到先共析渗碳体的百分比。本发明提供的精确测定和降低先共析渗碳体比例和分布的方法，用硝酸酒精代替有毒易爆的苦味酸溶液，通过对腐蚀后渗碳体的染色处理和二值化转换，可以精确得到珠光体中先共析渗碳体的含量。可以呈现不同热处理工艺下钢轨不同位置二次渗碳体的分布情况，能定量分析出细小先共析渗碳体的百分比含量。从而对珠光体钢轨生产工艺的优化有指导意义。

技术领域

本发明涉及钢轨生产输送技术领域，尤其涉及一种精确测定和降低先共析渗碳体比例和分布的方法。

背景技术

随着我国重载铁路向大轴重、高运量的方式的快速发展，钢轨面临的服役条件也更加苛刻。为满足重载铁路对钢轨耐磨性的需求，国内外相继开发了碳含量在0.9％以上的过共析珠光体钢轨。过共析钢轨具有良好的强度和韧性，但是由于先共析渗碳体的存在，钢轨的耐磨性和抗接触疲劳性均会受到一定程度的损伤。先共析渗碳体也叫二次渗碳体，冷却过程中基本沿奥氏体晶界析出。先共析渗碳体的形成由形核和晶核长大两个因素决定。通过对轨头的在线热处理，可以有效抑制先共析渗碳体的析出。热处理工艺主要是指在一定的风压下，处在奥氏体状态下的钢轨加速通过珠光体相变区间，从而抑制先共析渗碳体的长大，避免形成粗大的二次渗碳体。

目前，常用显示先共析渗碳体的方法有两种：一种是硝酸酒精深侵蚀，另一种是用碱性苦味酸钠水溶液热侵蚀。苦味酸溶液使渗碳体呈黑色，样品其他组织不显色，即使是细小的渗碳体结构，也能清晰地显示出来。然而，由于苦味酸的毒性和易爆性，其使用受到越来越严格的管控。因此，硝酸酒精腐蚀(渗碳体呈白色)逐渐成为目前最可行的表征方法。热处理工艺中，钢轨中先共析渗碳体的比例和分布直接影响钢轨的力学性能。粗大的先共析渗碳体造成钢轨韧性和耐磨性的下降，钢轨服役过程中易发生早期失效、断裂等事故。因此，准确测定先共析渗碳体的比例和分布具有十分重要的意义。通过对先共析渗碳体的定量分析，可以明确热处理工艺对钢轨微观组织的影响，对于珠光体过共析钢轨的工艺改善十分必要。

目前，珠光体中二次渗碳体的检验主要集中在定性分析，例如：

中国专利CN101294911A公布了一种高碳线材中渗碳体的检测方法。该专利利用氢氧化钠、苦味酸和三硝基酸的混合溶液热侵蚀钢材样品，得到了黑色的网状渗碳体组织并对其进行了粗略评级。中国专利CN109252038B公布了一种过共析钢轨轨腰在线热处理方法及其约束装置。该专利利用约束装置对钢轨轨头和轨底施加冷却介质，从而使轨腰部位的热量迅速向两端传导，抑制高碳钢轨中的二次渗碳体含量。中国专利CN108396246B公布了一种高碳钢盘条及其网状渗碳体析出控制方法。该专利介绍了一种高碳钢的化学成分，生产工艺及网状渗碳体的控制方案。上述专利文献均不能获得精确的定量分析结论。

中国专利CN102374991B公布了一种汽车板中渗碳体的定量分析方法。该方法将水溶液A(偏重亚硫酸钠、硫代硫酸钠和水的比例为3：10：100)和酒精溶液B(4～5.5克苦味酸加100毫升酒精)按1：1的体积比例进行混合配成侵蚀剂。该试剂使渗碳体组织呈白亮色，周围组织呈黑色，从而便于金相软件对渗碳体的准确提取。但是该方法试剂配置复杂，且涉及有毒易爆的苦味酸，对环境不友好，使用起来受到很大限制。

基于此，现有技术仍然有待改进。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明实施例提出一种精确测定和降低先共析渗碳体比例和分布的方法，以解决现有技术的渗碳体比例和分布定量分析的不足。

一方面，本发明实施例所公开的一种精确测定先共析渗碳体比例和分布的方法，采用预定浓度的硝酸酒精混合物对试样侵蚀第一预定时间，其中，所述试样取自过共析珠光体钢轨的预定位置；

侵蚀完成后，对试样进行处理，得到待观察试样；