Accessible Unlicensed Requires Authentication Published by De Gruyter October 6, 2020

Evaluation of Etching Process Parameter Optimization in the Objective Specific Microstructural Characterization of As-Cast and Heat Treated HCCI Alloy

Beurteilung der Parameteroptimierung des Ätzvorgangs zur ‚zweck-spezifischen‘ Charakterisierung der Mikrostruktur einer HCCI-Legierung im Gusszustand und nach Wärmebehandlung
U. P. Nayak, M. A. Guitar and F. Mücklich
From the journal Practical Metallography

Abstract

The optimization of the etching process parameters in high chromium cast irons (HCCI) for general microstructural observation, eutectic and secondary carbide quantification and 3D analysis of the carbide network is indispensable for further microstructure-properties correlation. The main aim of the current work is to evaluate the efficacy of certain etchants to aid in ‘objective specific' microstructural characterization of a 26 % Cr HCCI alloy in the as-cast (AC) and heat treated (HT) state. Samples were etched with various solutions, including Vilella's reagent, Nital, Murakami's reagent and its modification, and two other etchants.

It was seen that specific etchants are needed depending upon the final objective and the results are reliant on their selection and optimal usage. Etching the AC and HT samples with Vilella's reagent for 7 s was sufficient to develop a contrast between the phases which was observed both in confocal laser scanning microscope (CLSM) and scanning electron microscope (SEM). Murakami's reagent and a modification of the same, were used in successfully quantifying the eutectic and secondary carbide volume fraction (CVF) in the AC and HT samples, respectively. Consequently, the knowledge gained in this study will be used as a basis for further microstructural analyses of these alloys and be applied to other alloys in the family.

Kurzfassung

Die Parameteroptimierung bei der Ätzung hochchromhaltiger Gusseisenlegierungen (HCCI, high chromium cast irons) mit dem Ziel allgemeiner mikrostruktureller Beobachtungen, der Quantifizierung von eutektischen und sekundären Carbiden sowie der 3D-Analyse des Carbidnetzwerks sind für die Feststellung weiterer Mikrostruktur-Eigenschaftsbeziehungen unabdingbar. Hauptgegenstand der vorliegenden Arbeit ist die Beurteilung bestimmter Ätzmittel im Hinblick auf ihre Effizienz zur Unterstützung der ‘zweck-spezifischen‘ mikrostrukturellen Charakterisierung einer HCCI-Legierung mit 26 % Cr im Gusszustand (AC, as-cast) und im Zustand nach Wärmebehandlung (HT, heat treated). Die Proben wurden mit Hilfe verschiedener Lösungen geätzt, darunter Nital, das Ätzmittel nach Vilella, das Ätzmittel nach Murakami und eine Modifizierung davon sowie zwei weitere Ätzmittel.

Es wurde festgestellt, dass bestimmte Ätzmittel in Abhängigkeit des letztendlichen Untersuchungsziels zu wählen sind und die Ergebnisse von deren Auswahl und optimalem Einsatz abhängen. Die AC- und HT-Proben wurden 7 s mit dem Ätzmittel nach Vilella geätzt. Diese Dauer war ausreichend, um einen Kontrast zwischen den Phasen zu erzeugen, der sowohl bei der konfokalen Lasermikroskopie (CLSM, confocal laser scanning microscopy) als auch bei der Rasterelektronenmikroskopie (REM) zu erkennen war. Das Ätzmittel nach Murakami und eine Modifizierung davon wurden erfolgreich zur Quantifizierung des Volumenanteils der eutektischen und sekundären Carbide (CVF, secondary carbide volume fraction) in den Proben im Gusszustand bzw. nach Wärmebehandlung eingesetzt. Somit dienen die aus dieser Untersuchung gewonnenen Erkenntnisse als Basis für weitere Mikrostrukturanalysen dieser Legierungen und können auf weitere Legierungen dieser Werkstofffamilie angewandt werden.


Übersetzung: V. Müller


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Received: 2020-05-29
Accepted: 2020-08-06
Published Online: 2020-10-06
Published in Print: 2020-10-15

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