A-100高强钢是一类新型超高强度钢，是由卡彭特公司在20世纪80年代根据美国海军F/A18E/F型战斗机起落架用料需求研发的。与航空业常用的高强度18Ni马氏体时效钢系列Marage250，300，350以及Ti6Al4V，Ti10V2Fe3Al钛合金相比，在同一强度级别下，A-100高强钢具有无可比拟的韧性和疲劳寿命。

绝大多数金属材料都是由许多细小晶粒组成的，晶粒与晶粒之间的界面称为晶界。晶粒尺寸对材料的强度、韧性、塑性等性能具有很大的影响。A-100高强钢的钴、镍元素含量高，晶粒不容易显现，对化学浸蚀液的配比要求较严格，且室温下浸蚀时间很长，影响检验周期，增加了理化检验成本。

一般认为，晶粒浸蚀与浸蚀液类型、浸蚀温度及时间密切相关。笔者采用不同的化学浸蚀液，对A-100高强钢晶粒的浸蚀方法进行了探讨和研究，筛选出了晶粒显示效果较好的方法。

表1 A-100高强钢的化学成分(质量分数)%

研究采用的A-100高强钢化学成分见表1。其冶炼工艺为真空感应＋真空自耗，高温扩散加热后采用3500t快锻机锻造成材。

A-100高强钢晶粒浸蚀采用化学浸蚀法。当试样与浸蚀试剂接触时，首先试样抛光面上残留的形变扰动层被溶解掉，然后真实组织开始浸蚀显现。显微组织是由不同的晶粒组成，晶粒之间存在着晶界，晶界原子排列的规则性差，自由能高，能够快速地被浸蚀掉，形成凹沟，晶界就被清晰地显示出来。

截取尺寸为10mm×10mm×20mm的金相试样，经热处理后检验其晶粒度。热处理工艺为将试样加热到(885±15)℃，保温60min后，油冷或水冷。

图1 A-100高强钢制样及检验流程

晶粒度试样制备及检验流程见图1。利用恒温水浴锅(图2)将浸蚀液调至不同温度，确定晶粒显示时间。

图2 恒温水浴锅

配制4种不同类型的浸蚀液，分别对10个试样进行浸蚀，晶粒显示结果见表2。可见过饱和苦味酸＋雕牌洗涤剂溶液(结晶状)和过饱和苦味酸＋白猫洗涤剂溶液(结晶状)能100％将试样的晶粒清晰显示出来，见图3和图4。

表2 不同浸蚀液的晶界显示结果

图3 1号浸蚀液显示的晶粒形貌

图4 2号浸蚀液显示的晶粒形貌

不饱和苦味酸＋雕牌洗涤剂溶液只能使部分试样显现出晶界，且晶粒显示不完整，不能准确评级，见图5。

.图5 3号浸蚀液显示的晶粒形貌

采用腐蚀性较强的盐酸苦味酸酒精溶液进行浸蚀，试样出现马氏体晶界，晶粒无法显示，不能准确评级，见图6。

图6 4号浸蚀液显示的晶粒形貌

显示晶粒应采用比显示显微组织弱得多的浸蚀剂，腐蚀性较强的溶液可能对马氏体不锈钢比较适用，而对于A-100高强钢等来说，过饱和苦味酸＋雕牌洗涤剂溶液(结晶状)和过饱和苦味酸＋白猫洗涤剂溶液(结晶状)是较为理想的浸蚀液。

利用恒温水浴锅将过饱和苦味酸＋雕牌洗涤剂溶液(结晶状)分别加热至25，30，35，40，45，50，55℃，然后对晶粒度试样进行浸蚀，测定其晶粒显示效果及时间。

结果表明，在25~45℃范围内，晶粒均可以清晰地显示出来，见图7a)；浸蚀液温度为50℃时，存在70％的风险不能将晶界显示出来；浸蚀液温度为55℃时，试样晶界不能清晰显示，无法评级，见图7b)。

图7 不同温度下显示的晶粒形貌

不同浸蚀温度下试样显示晶界所需的时间见表3。

表3 不同浸蚀温度下晶粒显示的时间

假设浸蚀液温度在25~45℃范围内时，温度对晶粒显示时间无影响。对表3的数据进行回归分析，得到的方差分析结果见表4，可知S＝5.98247，R-Sq＝79.0％，R-Sq(调整)＝78.6％，大于70％，显著性(P)为0.000(S为回归模型误差的标准方差；R-Sq为回归模型误差占总误差的百分比；P值为当原假设为真时所得到的样本观察结果或更极端结果出现的概率)，说明假设不成立，从而证明了浸蚀液温度对晶粒显示时间有影响。

表4 方差分析结果

用柱状图表示不同浸蚀温度下晶粒显示的时间，如图8所示，可以看出浸蚀液温度与晶粒显示时间大致呈反比；40℃和45℃时晶粒显示时间基本一致；A-100钢晶粒浸蚀时间最短的浸蚀液温度为40℃或45℃。

图8 不同浸蚀温度下晶粒显示的时间