20鋼鐵材料滲層深度測(cè)定及組織檢驗(yàn)

第四節(jié)鋼鐵材料滲層深度測(cè)定及組織檢驗(yàn)一、滲碳層檢測(cè)鋼的滲碳層檢測(cè)包括滲碳層深度測(cè)定和滲碳層組織檢驗(yàn)。滲碳層深度檢測(cè)方法有金相法、硬度法、斷口法、剝層化學(xué)分析法，其中硬度法是仲裁方法。（一）金相法一般來說，以過共析層+共析層+（1/2）亞共析過渡層之和作為總滲碳層深度，常用于碳鋼；以過共析層+共析層+亞共析過渡層之和作為總滲碳層深度，常用于合金滲碳鋼。以上兩種試樣應(yīng)為退火狀態(tài)。（二）硬度法硬度法是從試樣邊緣起測(cè)量顯微硬度分布的方法。執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)為GB/T9450-2005《鋼件滲碳淬火有效硬化層深度的測(cè)定與校核》和GB/T9451-2005《鋼件薄表面總硬化層深度或有效硬化層深度的測(cè)定》。被檢測(cè)試樣應(yīng)在滲碳、淬火后采用維氏硬度試驗(yàn)方法進(jìn)行，淬硬層深度是指從零件表面到維氏硬度值為550HV1處的垂直距離。滲碳層的深度就是滲碳淬火硬化層深度，用CHD表示，單位為mm，如CHD=0.8mm；測(cè)定維氏硬度時(shí)試驗(yàn)力為1kg（）；硬度測(cè)試應(yīng)在最終熱處理后的試樣橫截面上進(jìn)行。測(cè)試時(shí)，一般寬度在1.5mm的范圍內(nèi)，垂直于滲碳層表面沿著兩條平行線呈之字形打壓痕，在一條直線上兩相鄰壓痕的距離S不小于壓痕對(duì)角線的倍，兩條直線上相錯(cuò)位的壓痕間距不應(yīng)超過0.1mm。測(cè)量壓痕中心至試樣表面的距離精度應(yīng)在±μm的范圍內(nèi)，每個(gè)壓痕對(duì)角線的測(cè)量精度應(yīng)在±μm以內(nèi)。在適當(dāng)條件下，可使用至HV1的試驗(yàn)力進(jìn)行試驗(yàn)，并在足夠的放大倍數(shù)下測(cè)量壓痕。測(cè)試時(shí)至少應(yīng)在兩條硬化線上進(jìn)行，并繪制出每條線的硬度分布曲線（硬度值為縱坐標(biāo)，至表面的距離為橫坐標(biāo)），用圖解法分別確定硬度值為550HV處至表面的距離，如果兩數(shù)值的差≤0.1mm，則取二者的平均值作為淬硬層深度，否則應(yīng)重復(fù)試驗(yàn)。上述方法適用于滲碳和碳氮共滲淬火硬化層，距表面3倍于硬化層深度處硬度值小于450HV且硬化層深度大于0.3mm的零件。經(jīng)協(xié)議各方協(xié)商，對(duì)于距表面3倍于硬化層深度處硬度大于450HV的鋼件，可以選擇硬度值大于550HV（以25HV為一級(jí)）的某一特定值作為界限硬度；可以使用其它維氏硬度載荷；也可以使用努氏硬度。對(duì)于硬化層深度小于0.3mm的鋼鐵零件，可用顯微硬度法和顯微組織測(cè)量法測(cè)量總硬化層深度或有效硬化層深度。具體執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)為GB/T9451-2005《鋼件薄表面總硬化層深度或有效硬化層深度的測(cè)定》。（三）斷口法斷口法是在圓形試棒上開一環(huán)形缺口，隨爐滲碳后出爐直接淬火，打斷后觀察斷口，灰色纖維狀部分為未滲碳部分，而滲碳部分則呈白色瓷狀，用讀數(shù)顯微鏡測(cè)其深度。（四）試樣剝層定碳分析法取滲碳隨爐的試棒，每0.05mm剝一層進(jìn)行定碳分析。這種方法較繁鎖，但可以準(zhǔn)確測(cè)定滲碳層的碳濃度分布，常用于調(diào)試工藝。根據(jù)滲碳件處理工藝，檢測(cè)各層組織。二、滲氮層檢測(cè)依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)為GB/T11354-2005《鋼鐵零件滲氮層深度測(cè)定和金相組織評(píng)定》。（一）滲氮層深度的測(cè)定滲氮層深度的測(cè)定方法有硬度法和金相法，其中硬度法是仲裁方法。1.硬度法被檢測(cè)試樣應(yīng)在滲氮后采用維氏硬度試驗(yàn)方法進(jìn)行，測(cè)定維氏硬度時(shí)試驗(yàn)力規(guī)定為（），從試樣表面沿垂直方向測(cè)至比基體維氏硬度值高50HV處的距離為滲氮層深度?；w硬度是指在距表面3倍左右滲氮層深度的位置并至少取3點(diǎn)平均所測(cè)得的硬度。滲氮層深度用DN表示，以毫米計(jì)，取小數(shù)點(diǎn)后兩位。如（），表示界限硬度為300HV，試驗(yàn)力為（）時(shí)，滲氮層深度為0.25mm。試驗(yàn)力為時(shí)HV后面的數(shù)字可省略。以下二種情況特殊規(guī)定：（1）對(duì)于滲氮層硬度變化很平緩的鋼件，滲氮層深度可以從試樣表面沿垂直方向測(cè)至比基體維氏硬度值高30HV處；（2）當(dāng)滲氮層的深度與壓痕尺寸不適合時(shí)，可以協(xié)商采用（）—（2kgf）范圍的試驗(yàn)力，但須在HV下角標(biāo)注明，如，表示用（）試驗(yàn)力。2.金相法垂直滲氮層制備試樣，放大100倍下進(jìn)行（必要時(shí)也可以采用其它放大倍數(shù)），在顯微鏡下從表面測(cè)至與基體組織有明顯分界處的距離，即為深氮層深度。（二）滲氮層脆性檢驗(yàn)滲氮層脆性是指滲氮件表面在一定的試驗(yàn)力作用下，維氏硬度壓痕邊角碎裂的程度，共分為5級(jí)，具體分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)見表4-2。表4-2滲氮層脆性級(jí)別說明級(jí)別滲氮層脆性級(jí)別說明壓痕邊角完整無缺壓痕一邊或一角碎裂壓痕二邊或二角碎裂壓痕三邊或三角碎裂壓痕四邊或四角碎裂12345滲氮層脆性檢驗(yàn)應(yīng)在零件工作部位或隨爐試樣的表面進(jìn)行檢驗(yàn)，對(duì)于滲氮后留有磨量的零件，也可在磨去加工余量后的表面上測(cè)定。檢驗(yàn)時(shí)維氏硬度計(jì)試驗(yàn)力規(guī)定用（10kgf），加載必須緩慢（在5s～9s內(nèi)完成），加載后停留5s～10s，然后去載荷。如有特殊情況，經(jīng)有關(guān)各方協(xié)商，亦可采用N（5kgf）或N（30kgf）的試驗(yàn)力，但須按表4-3的值換算。維氏硬度壓痕在放大倍數(shù)為100倍下進(jìn)行檢驗(yàn)，每件至少測(cè)3點(diǎn)，其中2點(diǎn)以上處于相同級(jí)別時(shí)，才能定級(jí)，否則，需重復(fù)測(cè)定1次。經(jīng)氣體滲氮的零件，必須進(jìn)行脆性檢驗(yàn)。表4-3壓痕級(jí)別換算單位：級(jí)別試驗(yàn)力N（kgf）（5）（10）（30）壓痕級(jí)別換算112234423453455（三）滲氮層疏松檢驗(yàn)滲氮層疏松是指滲氮件表面化合物內(nèi)微孔的密集程度，按表面化合物層內(nèi)微孔的形狀、數(shù)量、密集程度共分為5級(jí)，級(jí)別說明見表4-4。表4-4滲氮層疏松級(jí)別說明級(jí)別滲氮層疏松級(jí)別說明化合物層致密，表面無微孔化合物層較致密，表面有少量細(xì)點(diǎn)狀微孔化合物層微孔密集成點(diǎn)狀孔隙，由表及里逐漸減少微孔占化合物層2/3以上厚度，部分微孔聚集分布微孔占化合物層3/4以上厚度，部分呈孔洞密集分布12345滲氮層疏松在顯微鏡下放大500倍檢驗(yàn)。取其疏松最嚴(yán)重的部位，參照級(jí)別圖及表3說明進(jìn)行評(píng)定。一般零件1～3級(jí)為合格，重要零件1～2級(jí)為合格。經(jīng)碳氮共滲處理的零件，必須進(jìn)行疏松檢驗(yàn)。（四）滲氮層中脈狀氮化物檢驗(yàn)脈狀氮化物是指滲氮件擴(kuò)散層中與表面平行走向的脈浪狀氮化物，按擴(kuò)散層