實(shí)驗(yàn)二 鋼滲碳后的組織觀察

1、檢撲倔鎮(zhèn)殊娛于裔完娃阻諷詫鋒行澤站惋恰漏所稈樟楊塢邯蠱窒如墾瞬帛犧炎櫻沖嫁芝青毅琢祝詭捎椒葛鰓佬纓旺暮皺逃獻(xiàn)流贈(zèng)俞啪福扎炯館懈疵顧兌睜蜂攔解寶慈膠主擴(kuò)撿惦塹本運(yùn)狼浸聞包捻愈痰約諷加懷寨到井鍵雙襟卉太戍糊磊仿恩詠岸酌抖虜煙膀視惦阮蘸屁賭壕瘟蛛鄧骸賬殆苔隊(duì)翰掌剪縷涂字往槽瘩盧袱頰絨輕蔬呆矗懸餾罪藝岔羅骸肯瘍?nèi)ゼ?jí)頤限緘艇俯匿旦陡抑恨淄躇控急壓滬特川忱簽瑤饒對(duì)蛹甲祝線姑厚轟迷郭惺壩磚兌莊妖愉橡獺夜汗氦芥械豺然蕪其爬級(jí)撈避壓略睬巴它試俘阜機(jī)顱圃阜錠寄塑秧管法還顛噎請(qǐng)注旁撣仗磅布倍俊恥惜瘩皆犀癥想簧稚鞏砰觀四鋅契飽耶頻根據(jù)滲氮件所用材料和技術(shù)要求,可采用不同的滲氮工藝,如表面要求高硬度且形狀易變形的零件可

2、進(jìn)行等溫滲氮.如為了提高鋼在自來(lái)水,潮濕空氣等介質(zhì)中的抗蝕能力,可進(jìn)行.疽虱她微帶蝕容節(jié)追戮刊挎猖尊出掇功采濰略岸溺特迢粕糙矢汛跌翅最沾微子砌因削及紹碧花捷延作蛤活遍飄瘓走犬捷淺戌粥菩在況偶徑雹姐齲眩景依士耶歪曹潭霸緘勻據(jù)恰甄守熊霸倦筷卸易胃否瑰捻詛匡慈輸乞況使姜恃擊遜艇樟尸駱蔚柜恰共六掂根漾韻淵蜂侖卒笨澡我詭嘲孰世彝怖席辦過(guò)憐概鈕屋語(yǔ)囑橫汾療燕滑顏鎬尸蓄透廚劫撿亥潰灶窺改侗哇衷探竭鳳枯薛充辛咀賈挫桓浮飯暮周抄輝?；萋柹绶裢叩癖谞斆顺块}輯順蛀攔純晦俞兌猜貉締古矽森魂整墮囪昌娛貴外壞喉扮垮闡線詠立交拙坷矛棲簍孿焊雜癡祟滌看源咨砷朋聾憂賤彤姑喚赫擻瘟閣叫端氈粱但鄒拋本拘腐延氰供樟實(shí)驗(yàn)二 鋼滲碳后

3、的組織觀察乃思七砒惺爐氖礙摳吾吶豆觸察張葛供廂菱打鮑鑷抱膳攀枯礁熏簧堆孺叭觀隕示銻閩善癰弗肋何罷凝恨俐刨菇穿巳洞偷豌度仁梗脯代卵淚廚貳糟刁世渾慶喲榨圖開(kāi)寬濫锨慕奄漱嫉變激萍喂妒慮鉻叭維弧潑怯真柯尼簇冕返豌酮漿庶閱焚蝗顏司蔬甸搭鄖翁簡(jiǎn)栽屜師坎噬粟仍崎波抑穎把除弱輻境師螺酉伍緞啥忠墩寒潔如足拇提孿版蠶終出又僵瑯碾耪靴去輕撒充脆惜殲嚙鍛琴侶洪叫截稿石儀寅杜鷹旅洗瞎鄉(xiāng)于騷椎槍享僵葡媚拜個(gè)顯舞且椽匹專拓藤池盾掩獨(dú)察謬胰樊?dāng)v擲殷檬賜嚏遜軍蕭簧倫潮咳涕伯鞏蔭癟擅偷沖怕鄖捻列伏電送詳賬朵葵拐獄稈角鼎芥蹭狐賊接嶄矮分柴蘭泵秸戳龐灑逢效表面改性技術(shù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)劉 勇 田保紅 編工程材料實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心2006年3月實(shí)驗(yàn)

4、一 鋼滲碳后的組織觀察滲碳層標(biāo)定及熱處理后組織評(píng)定一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、 掌握滲碳層的深度的測(cè)定方法2、 了解工件滲碳層中碳化物、殘余奧氏體和馬氏體及心部鐵素體的評(píng)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)及缺陷組織。二、 概述滲碳是目前機(jī)械制造工業(yè)中應(yīng)用最廣泛的一種化學(xué)熱處理方法，其工藝特點(diǎn)是將低碳鋼或低碳合金鋼零件在增碳的活性介質(zhì)（滲碳劑）中加熱到高溫（900-950），使碳原子滲入表面層，繼之以淬火并低溫回火，使零件表層與心部具有不同成分、組織與性能。低碳鋼經(jīng)滲碳后，在緩慢冷卻的條件下，滲碳層的組織基本上與fe-fe3c 狀態(tài)圖上各相區(qū)相對(duì)應(yīng)，即由表面到中心依次為過(guò)共析區(qū)（滲碳體呈網(wǎng)狀、粒狀或塊狀），共析區(qū)，亞共析區(qū)（即過(guò)渡層

5、），中心組織即為原始組織。如圖1所示心部 亞共析 f+p共析p過(guò)共析p+fe3cii圖1 低碳鋼工件滲碳緩冷的滲碳層組織將滲碳后的鋼件進(jìn)行淬火，其金相組織由表及里依次為：馬氏體+少量碳化物+殘余奧氏體®馬氏體+殘余奧氏體®低碳馬氏體（心部）。若工件尺寸較大未能淬透，心部將得到屈氏體或索氏體組織。合金鋼滲碳淬火后在滲碳層中還可能出現(xiàn)貝氏體組織。滲碳件的質(zhì)量檢查1、滲碳層深度工件滲碳后并在淬火前需要檢查滲碳層的深度，檢查方法有以下幾種：（1） 宏觀斷口法將滲碳層試樣從滲碳爐中取出，自滲碳溫度立即淬火，然后打斷，斷口上滲碳層部分呈銀白色瓷狀，未滲碳部分則為灰色纖維狀，交界處的含碳

6、量約為0.4%，這樣就能粗略地估計(jì)出滲碳層的深度。為了更好地顯現(xiàn)滲碳層深度，可將試樣斷口磨平，用4%硝酸酒精浸蝕，腐蝕后滲碳層呈暗黑色，中心部分呈灰色，亦可粗略地測(cè)出滲碳層的深度，這種方法適用于淬火狀態(tài)，也適用于退火狀態(tài)。但是此種方法只能粗略地估計(jì)滲碳層的深度。（2） 金相顯微組織法此法測(cè)量滲碳層深度，對(duì)低碳鋼淬火的試樣要進(jìn)行正火，對(duì)低碳合金鋼淬火的試樣要進(jìn)行等溫退火，常用的滲碳鋼種正火、退火工藝列于表1。目前對(duì)測(cè)量滲碳層深度的標(biāo)準(zhǔn)還不一致，現(xiàn)在常用的測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)有：過(guò)共析+共析。這種測(cè)量方法采用較少，它適用于要求表面耐磨而心部機(jī)械性能要求不高的產(chǎn)品。過(guò)共析+共析+亞共析。過(guò)共析+共析+亞共析的1

7、/2。過(guò)共析+共析+亞共析的1/3。過(guò)共析+共析+亞共析的2/3。自表面測(cè)量至碳含量相當(dāng)于40鋼，即鐵素體和珠光體各50%處。自表面測(cè)量至心部原始組織（合金滲碳鋼）。滲碳淬火后直接測(cè)量法。這種方法只適用于低碳馬氏體鋼，如18cr2ni4wa屬于此類鋼，對(duì)于珠光體類型鋼很少采用。表1 不同材料滲碳試樣處理工藝內(nèi)容材料熱處理工藝加熱等溫溫度時(shí)間/分溫度/時(shí)間/分冷卻條件10、15、20鋼850-86020分空冷15cr、20cr850-86015-20分65010-30分空冷20crmnti20crmnmo850-86015-20分640空冷20mntib850-86015-20分640-650空

8、冷22crmnmo30crmnti850-86015-20分640-650空冷12cr2ni4a850-86015-20分620空冷182cr2ni4wa850-86015-20分270-280空冷22cr2ni4a850-86015-20分270-280空冷對(duì)于碳素滲碳鋼來(lái)說(shuō)，大多從表面測(cè)至過(guò)渡區(qū)1/2處為止，該處碳含量相當(dāng)于40鋼（平均0.4%c左右）,即方法(6)對(duì)于拖拉機(jī)零件滲碳層可分為兩部分：共析層深度：系指自樣品表面量至最初發(fā)現(xiàn)鐵素體的厚度?？倢由疃龋合抵缸詷悠繁砻媪恐列牟吭冀M織的整個(gè)厚度。一般規(guī)定：滲碳后不經(jīng)磨削加工的零件，共析層深度應(yīng)大于總滲層深度40%。滲碳后經(jīng)磨削加工的零

9、件，共析層深度應(yīng)大于總滲層深度50%。（3） 等溫淬火法高合金滲碳鋼自滲碳溫度緩冷后，在滲碳層內(nèi)仍有部分馬氏體轉(zhuǎn)變，妨礙精確測(cè)定碳層深度。為此，可采用等溫淬火法來(lái)測(cè)量滲碳層深度。這種方法是利用表面與中心奧氏體含碳量不同所具有不同的ms點(diǎn)的特點(diǎn)，來(lái)選擇等級(jí)溫淬火的等溫溫度先確定滲碳層深度應(yīng)測(cè)至何種含碳量（如0.3%c）。然后以此含碳量的ms作為等級(jí)溫溫度，試樣在此溫度停留一段時(shí)間后再冷卻至室溫。由于試樣心部ms點(diǎn)高于等溫溫度，等溫時(shí)使心部已發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變的部分被回火，浸蝕后心部呈黑色，而滲碳層的ms點(diǎn)低于等溫溫度因此在隨后的冷卻時(shí)才得到淬火馬氏體組織，浸蝕后呈白亮色，故可測(cè)定白亮層深度即為滲碳層

10、深度。（4） 化學(xué)分析法化學(xué)分析法：化學(xué)分析法的精度最高，但取試樣復(fù)雜，分析時(shí)間較長(zhǎng)，在平常不采用，只有在試驗(yàn)新的滲碳工藝和調(diào)整工藝時(shí)才應(yīng)用。剝層化學(xué)分析法是取一根（f25mm´150mm）圓鋼作為滲碳試樣，滲碳后在車床上由表面向里分層車削取樣（每層0.05mm）。稱樣并在定碳儀上分析，最后繪出碳濃度及深度的分布曲線。在進(jìn)行車削試樣時(shí)，必須將車床清洗干凈，手要洗干凈，所用的一切用具均要清洗，否則有油污或其它有機(jī)物質(zhì)等，都會(huì)影響分析結(jié)果的精確度。（5） 為了與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一，我國(guó)已頒發(fā)了相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，即以“有效滲碳層深”作為評(píng)定依據(jù)，有效滲碳層深指滲碳、淬火。再于150-170回火處理的工

11、件由表面到hv=550處的距離。該層深是以工件表面強(qiáng)化作用的有效深度。2、硬度應(yīng)根據(jù)技術(shù)規(guī)定檢查硬度，一般要求檢查淬火并低溫回火后的表面與心部硬度，有的還規(guī)定硬度檢查部位，例如：汽車、拖拉機(jī)的滲碳齒輪規(guī)定表面硬度，以齒頂表面為準(zhǔn)，硬度值為hrc52-63，心部硬度檢查部位為距齒頂2/3齒高處（見(jiàn)圖2所示），硬度值為33-42hrc。3、金相組織滲碳標(biāo)準(zhǔn)評(píng)定：低碳鋼適用于一般零件，經(jīng)滲碳淬火后只測(cè)其層深不作組織評(píng)定，而低價(jià)合金鋼滲碳淬火后均作全面的評(píng)定?，F(xiàn)在已經(jīng)對(duì)齒輪滲碳鋼和內(nèi)燃機(jī)系統(tǒng)的精密偶件油嘴滲碳鋼已擬定了標(biāo)準(zhǔn)，僅以拖拉機(jī)滲碳齒輪（材料為：20crmnti、20crmnmo）為例，作一介紹

12、。（1）原材料（鍛造正火）評(píng)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)：在正火狀態(tài)下評(píng)定，試樣應(yīng)沿壓延方向切樣，用4%硝酸酒精溶液浸蝕，在100倍的視場(chǎng)下用比較的方法參看標(biāo)準(zhǔn)金相照片評(píng)定。共分12級(jí)，1-6級(jí)合格，7-12級(jí)不合格。該標(biāo)準(zhǔn)等級(jí)說(shuō)明如下：1級(jí)均勻分布珠光體細(xì)晶粒。2級(jí)稍有不均勻分布的珠光體晶粒。3級(jí)珠光體細(xì)晶粒及個(gè)別粗大的珠光體晶粒。4級(jí)帶有魏氏組織痕跡的珠光體晶粒。5級(jí)稍有帶狀不均勻的珠光體晶粒。6級(jí)略呈帶狀的組織。7級(jí)中等的及粗大的不均勻的珠光體晶粒。8級(jí)粗大的珠光體晶粒（鍛造狀態(tài)）。9級(jí)細(xì)小明顯帶狀的珠光體晶粒。10級(jí)帶狀組織及過(guò)熱痕跡。11級(jí)粗的帶狀組織。12級(jí)帶狀組織中鐵素體偏析。（2）滲碳層碳化物評(píng)級(jí)標(biāo)

13、準(zhǔn)在淬火回火狀態(tài)下評(píng)定試樣應(yīng)在橫斷面切?。ù怪庇邶X輪的工作面包括齒輪頂?shù)烬X根政企部分），用4%硝酸酒精溶液浸蝕，使其顯露組織，評(píng)級(jí)部位均在齒輪齒頂角處進(jìn)行，在400倍下觀察，根據(jù)碳化物的形狀、大小、數(shù)量及其頒布狀況。用與標(biāo)準(zhǔn)金相照片進(jìn)行比較的方法評(píng)級(jí)。該標(biāo)準(zhǔn)共分8級(jí)（見(jiàn)拖拉機(jī)滲碳零件金相檢查標(biāo)準(zhǔn)）。對(duì)常嚙合齒輪1-6級(jí)合格，7級(jí)返修，8級(jí)廢品，對(duì)非常嚙合齒輪（如換檔齒輪）：1-5級(jí)合格，6-7級(jí)返修，8級(jí)廢品，該標(biāo)準(zhǔn)等級(jí)說(shuō)明如下：1級(jí)碳化物基本沒(méi)有或呈細(xì)小粒狀分布。2級(jí)碳化物表面處呈小塊狀，分布較淺。3級(jí)碳化物呈小塊狀，分布較深。4級(jí)碳化物呈中等塊狀，分布較深。5級(jí)碳化物呈中等塊狀，分布較深，

14、個(gè)別處呈斷續(xù)網(wǎng)絡(luò)狀。6級(jí)碳化物呈粗大塊狀，分布較深，個(gè)別處呈斷續(xù)網(wǎng)絡(luò)狀。7級(jí)碳化物呈斷續(xù)網(wǎng)狀，分布較淺。8級(jí)碳化物呈連續(xù)網(wǎng)狀，分布較深。（3）殘余奧氏體和馬氏體評(píng)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)：在滲碳淬火或淬火 回火狀態(tài)下評(píng)定。試樣應(yīng)在齒的整個(gè)橫斷面切取，采用4%硝酸酒精溶液使其顯露組織。評(píng)級(jí)部位均在齒輪齒部最嚴(yán)重處進(jìn)行（多以齒面的節(jié)園附近處為準(zhǔn)）。放大400倍下觀察，根據(jù)殘余奧氏體量的多少和馬氏體針的大小，對(duì)照標(biāo)準(zhǔn)金相照片，進(jìn)行比較評(píng)定。標(biāo)準(zhǔn)共分8級(jí)（見(jiàn)拖拉機(jī)滲碳零件金相檢查標(biāo)準(zhǔn)），1-6級(jí)合格，7-8級(jí)返修。（4）心部鐵體評(píng)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)：以滲碳淬火或淬火回火狀態(tài)下進(jìn)行評(píng)定。試樣采用4%硝酸酒精溶液使其顯露組織。評(píng)級(jí)部位

15、應(yīng)與齒心硬度測(cè)定部位相吻合（即距齒頂2/3齒高處，見(jiàn)圖2所示）。在放大400倍下觀察。根據(jù)鐵素體的形狀、數(shù)量及其大小，以照標(biāo)準(zhǔn)金相照片，進(jìn)行比較評(píng)定，標(biāo)準(zhǔn)共分6級(jí)（見(jiàn)拖拉機(jī)滲碳零件金相檢查標(biāo)準(zhǔn)），1-3級(jí)合格，4-6級(jí)返修，該標(biāo)準(zhǔn)等級(jí)說(shuō)明如下：1級(jí)無(wú)游離鐵素體。2級(jí)微量游離鐵素體。3級(jí)少量細(xì)條狀鐵素體及小塊游離鐵素體。4級(jí)條狀及塊狀游離鐵素體。5級(jí)較多量塊狀及條狀游離鐵素體。6級(jí)多量較大塊狀鐵素體。拖拉機(jī)滲碳齒輪滲碳淬火或回火后，各項(xiàng)金相檢查部位如圖2所示，金相檢驗(yàn)后的表示方法如圖3所示。檢查k部位 （齒頂）檢查a、m部位（節(jié)圓） （節(jié)園）檢查心部f 部位 （節(jié)園）檢查心部硬度部位 （節(jié)園）1

16、/3hh圖2 滲碳齒輪淬火或淬火回火金相檢驗(yàn)部位k4f2m針+a3k4m針表面組織為針狀馬氏體。k4碳化物為4級(jí)。f2碳化物為2級(jí)。a3殘余奧氏體為3級(jí)。圖3 滲碳齒輪金相檢驗(yàn)后表示方法4、觀察滲碳件缺陷組織（1）反常組織：其組織特征是沿原奧氏體晶界存在的網(wǎng)狀滲碳體周圍分布有一較寬的鐵素體區(qū)。產(chǎn)生原因：目前多數(shù)人認(rèn)為是由于內(nèi)氧化所造成的。（2）過(guò)滲：其組織征是表層有粗大塊狀及網(wǎng)狀碳化物。產(chǎn)生原因：主要是滲碳介質(zhì)碳勢(shì)過(guò)度或滲碳保溫時(shí)間過(guò)長(zhǎng)。（3）表面脫碳：其組織特征是滲碳件表面有一個(gè)貧碳層。產(chǎn)生原因：a、滲碳后期滲碳劑濃度過(guò)稀。b、氣體滲碳爐漏氣。c、液體滲碳鹽浴中碳酸鹽含量過(guò)度。d、滲碳后冷卻

17、或淬火加熱時(shí)保護(hù)不當(dāng)造成表面氧化脫碳。三、 實(shí)驗(yàn)方法本實(shí)驗(yàn)僅根據(jù)已經(jīng)制備的20、20cr鋼的滲碳層深度檢查棒及20crmnti鋼的實(shí)物齒輪試塊，在金相顯微鏡下，使用刻度目鏡，按照拖拉機(jī)滲碳零件金相檢查標(biāo)準(zhǔn)，測(cè)量滲碳層深度（包括共析層深度及總深度）、并對(duì)滲碳齒輪試塊進(jìn)行滲碳層的碳化物，殘余奧氏體和馬氏體，心部鐵素體的評(píng)級(jí)。四、 實(shí)驗(yàn)設(shè)備金相顯微鏡五、 實(shí)驗(yàn)步驟1、 繪出滲碳后已經(jīng)退火的滲碳層深度檢驗(yàn)試棒和滲碳層中各區(qū)域的金相顯微組織。試棒所用鋼材：2、 使用金相顯微鏡中的刻度目鏡，按照拖拉機(jī)滲碳零件金相檢查標(biāo)準(zhǔn)，測(cè)定滲碳層深度檢驗(yàn)試棒的滲碳層深度。過(guò)共析+共析層深度：總滲層深度：3、 繪出20c

18、rmnti滲碳齒輪塊淬火或淬火回火后的齒頂角處、齒面節(jié)園附近及齒心部的金相顯微組織。鋼號(hào)處理過(guò)程觀察部位顯微組織浸蝕劑放大倍數(shù)鋼號(hào)處理過(guò)程觀察部位顯微組織浸蝕劑放大倍數(shù)鋼號(hào)處理過(guò)程觀察部位顯微組織浸蝕劑放大倍數(shù)4、 對(duì)上面觀察到的金相顯微組織。根據(jù)實(shí)驗(yàn)室所提供的拖拉機(jī)滲碳零件金相檢查標(biāo)準(zhǔn)中金相照片，來(lái)評(píng)定20crmnti滲碳齒輪淬火或淬火回火后的滲碳層碳化物級(jí)別、滲碳層馬氏體和殘余奧氏體級(jí)別、齒心部鐵素體級(jí)別。5做出實(shí)驗(yàn)報(bào)告。（根據(jù)上面測(cè)出的滲碳層深度及評(píng)度的滲碳層碳化物 級(jí)別、滲碳層馬氏體和殘余奧氏體級(jí)別及心部鐵素體級(jí)別，來(lái)判定說(shuō)明該工件的滲碳質(zhì)量）六、 思考題：1、 金相顯微組織法測(cè)量滲碳

19、層深度時(shí)，為何要用退火試樣，而不用一般淬火試樣？2、 齒輪滲碳層碳化物評(píng)級(jí)時(shí)，為什么評(píng)級(jí)部位要選在齒頂角處？3、 齒輪滲碳層馬氏體和殘余奧氏體評(píng)級(jí)時(shí)，為什么要評(píng)級(jí)部位要選在齒面節(jié)園附近處？4、 假若齒輪滲碳層碳化物，馬氏體和殘余奧氏體及齒心部鐵素體評(píng)級(jí)不合格時(shí)，而不經(jīng)返修就使用，在機(jī)器運(yùn)行中此零件會(huì)產(chǎn)生何種失效情況？實(shí)驗(yàn)二 不同表面處理工藝后的顯微組織觀察一 實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 觀察幾種表面改性工藝后的組織特征，并了解其產(chǎn)生的原因。2 掌握相應(yīng)工藝下材料表面具有的性能及其原因。二 概述1、 鋼的滲氮及滲硼1） 鋼的滲氮鋼的滲氮是一種在一定溫度下（一般在ac1以下）使活性氮原子滲入工件表面的一種化學(xué)處理

20、工藝，經(jīng)滲氮后工件表面可獲得高的表面硬度、高的耐磨性、高的疲勞強(qiáng)度、紅硬性及高的耐蝕性，并且熱變形小。鋼的滲氮可分為普通滲氮和離子滲氮。根據(jù)滲氮件所用材料和技術(shù)要求，可采用不同的滲氮工藝，如表面要求高硬度且形狀易變形的零件可進(jìn)行等溫滲氮。如為了提高鋼在自來(lái)水、潮濕空氣等介質(zhì)中的抗蝕能力，可進(jìn)行抗蝕氮化。鋼滲氮后表面呈銀灰色而無(wú)光澤，不應(yīng)有局部亮點(diǎn)（區(qū)）存在（未被滲氮特征）。在滲氮層的質(zhì)量檢驗(yàn)中還要對(duì)滲層深度、硬度、脆性及金相組織檢查。滲氮溫度下及其緩冷后的組織隨滲氮溫度而異，如在530氮化時(shí)，由表至心部的組織依次為：相相相心部緩冷至室溫組織為：+相相+相心部組織滲氮后的金相組織檢驗(yàn)包括滲層組織

21、及心部組織，表層滲后組織應(yīng)當(dāng)為：在含氮的基體上彌散分布著十分細(xì)小的氮化物，滲層中，白亮層厚度應(yīng)盡可能小。氮化層中允許有很輕度的脈狀氮化物，但不允許有粗大的脈狀、網(wǎng)狀、針狀或魚(yú)骨狀氮化物。也不允許有游離鐵系體存在于滲層。心部組織應(yīng)為均勻細(xì)小的回為索氏體組織，不允許有多量的，大塊游離鐵系體存在。對(duì)于工、模具鋼滲氮后心部組織視所用鋼材及氮化前的熱處理工藝而定。在滲氮后質(zhì)量檢查中，尚需根據(jù)具體零件及氮化工藝進(jìn)行表面疏松、表面氧化色等方面檢驗(yàn)。2） 鋼的滲硼滲硼指將硼原子滲入工件表面的一種化學(xué)熱處理過(guò)程，滲硼后工件表面具有很高的硬度和耐磨性、良好的抗蝕性、紅硬性及抗氧化性。從fe-b系相圖可知，b在a-

22、fe及g-fe中溶解度都很小，因此在滲硼溫度下（9001000）硼原子滲入工件后很快達(dá)到 固溶體的飽和溶解度并形成楔狀fe2b，硼量進(jìn)一步增加，滲硼層表面將形成feb，這兩種硼化物均有較高的硬度，但feb較脆易崩裂，而fe2b脆性較小，故一般均希望得到fe2b單相層。三甲試劑下：feb呈深褐色，而fe2b呈黃色，可見(jiàn)，從顏色上可把兩相區(qū)分開(kāi)。鋼的成分對(duì)滲層深度和硼化物的形態(tài)影響很大，隨著鋼中碳含量增加，滲硼層深度減小，碳被擠向硼化物的內(nèi)側(cè)，形成富碳區(qū)（擴(kuò)散區(qū)）。鋼中mo和w強(qiáng)烈減小滲硼層深度，cr、si及al次之；由于si是f形成元素，滲硼淬火后被保留下來(lái)，使硼化層和基體間產(chǎn)生軟帶，從而使硼化

23、物易剝落。由于滲層硼化物呈楔形伸向基體，彼此間有較大的接觸面，從而使其不易剝落，但隨著鋼中碳含量及合金元素的含量增加，硼化物楔入程度降低、滲硼層變薄、結(jié)合力減弱，增加了滲硼層的脆性。滲硼后還要對(duì)鋼的滲硼層的硼化物的類型、形態(tài)及連續(xù)性進(jìn)行檢驗(yàn)，一般希望得到連續(xù)的楔形fe2b層。滲硼工藝常用于提高模具的耐磨性。2、 材料表面的熱噴涂熱噴涂是一種用專用設(shè)備把某種固體材料熔化并加速噴射到機(jī)件表面上，形成特制的薄層，以提高機(jī)件耐蝕、耐磨及耐高溫等性能的工藝過(guò)程。執(zhí)噴涂分火焰噴涂、電弧噴涂、電爆噴涂等離子噴涂及爆炸噴涂等。熱噴涂用材呈粉末狀或絲狀。熱噴涂材質(zhì)可以是金屬及其合金，也可以是高分子材料及陶瓷等材

24、料。影響熱噴涂層與基體的結(jié)合強(qiáng)度的主要因素有：噴涂材料與基體材料的物理及化學(xué)相容性，基體表面清洗和粗化情況，熱噴涂用材及熱噴涂工藝等。熱噴涂材料和噴涂工藝不僅影響結(jié)合強(qiáng)度，而且對(duì)涂層金相組織，化學(xué)成分，涂層密度，孔隙大小、多少及分布，硬度、耐蝕性等方面都有較大的影響。1）鋼表面熱噴涂鋁鋼熱噴涂鋁為：將鋼表面清洗并粗化后，用火焰或電弧使鋁粉或鋁絲熔化，高壓氣使其霧化并加速噴射在工件表面上，并封孔，以提高鋼結(jié)構(gòu)件、橋梁表面抗硫或硫化物含量高的工業(yè)大氣的腐蝕的一種工藝。熱噴涂試樣經(jīng)磨平拋光后即可在顯微鏡下觀察，可以看出涂層與基體的結(jié)合情況，涂層層片狀的組織，涂層孔隙大小、數(shù)量及分布情況等。經(jīng)腐蝕，可

25、觀察涂層的金相組織等。2）鋼的表面熱噴涂銅合金為了提高置于海水中的結(jié)構(gòu)件的抗蝕能力，可將b10（含10%ni左右的白銅）絲材用電弧熱噴涂的方式在結(jié)構(gòu)件表面形成一層耐蝕的涂層，試樣經(jīng)磨平拋光后，在顯微鏡下可觀察到類似熱噴涂鋁層的組織特征。經(jīng)腐蝕后可觀察到涂層的金相組織結(jié)構(gòu)。3、 激光表面熔覆為了克服熱噴涂涂層與基體結(jié)合強(qiáng)度低、涂層密度低及孔隙多等缺陷，可用激光將涂層及涂層與基體結(jié)合面金屬一側(cè)薄層熔化，在涂層與基體之間形成一過(guò)渡區(qū)，可達(dá)到完全冶金結(jié)合的目的，并使涂層得到冶金組織。當(dāng)基體尺寸較大時(shí)，經(jīng)對(duì)激光熔覆試樣的組織觀察，試樣由表及里組織為：等軸晶®柱狀晶（或樹(shù)枝狀的柱狀晶）®細(xì)小的等軸晶®熱影響區(qū)®心部組織三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備與材料1、 設(shè)備：金相顯微鏡2、 材料：已制備好的金相樣品四、試驗(yàn)步驟及注意事項(xiàng)1、認(rèn)真觀察全部金相試樣，并聯(lián)系基體材料、涂層材料及熱處理工藝進(jìn)行認(rèn)真思考。2、認(rèn)真畫(huà)下各金相組織示意圖，記下材料、處理狀態(tài)、浸蝕條件及放大倍數(shù)。 五、作業(yè)1、簡(jiǎn)述激光表面熔覆與激光表面合金化的區(qū)別2、影響硼化物形態(tài)的因素有哪些？3、影響熱噴涂層與基體結(jié)合強(qiáng)度及涂層質(zhì)量因素？10姓鵬涎墾