脱碳层厚度的测定文档格式.docx

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GB/T230.1金属洛氏硬度试验第1部分：

试验方法（A、B、C、D、E、F、G、H、K、N、T标尺）（GB/T230.1-2004，ISO6508-1:

1999,MOD）

GB/T1172黑色金属硬度及强度换算值

GB/T20126非合金钢低含碳量的测定第2部分：

感应炉（经预加热）内燃烧后的红外线吸收方法（GB/T20126—2006，ISO15349-2：

1999IDT）

3．术语和定义

下列术语和定义适用于本标准。

3.1

脱碳decarburization

钢表层上碳的损失。

这种碳的损失包括：

a）部分脱碳partialdecarburization,d3；

b）完全脱碳completedecarburization,d1，即从产品表面到基体可测出含碳量那一点的距离。

注b）中所描述的完全脱碳层的深度由显微组织检验确定。

3.2

有效脱碳层深度depthoffunctionaldecarburization，d2

从产品表面到不受脱碳影响、尽可能接近基体碳含量及或硬度那一点的距离（例如：

产品标准中规定的碳含量最小值）。

3.3

总脱碳层深度depthoftotaldecarburization，d4

从产品表面到碳含量等于基体碳含量的那一点的距离，等于部分脱碳和完全脱碳之和（d3＋d1）。

用字母DD表示，单位为mm，例如：

DD＝0.08mm。

注：

d1、d2、d3、d4单位均为mm，不同的脱碳带如图1所示。

不同脱碳类型的分界线如阴影带所示，阴影带宽度表示在测量过程中由于不确定度所产生的实际差异。

3.4

铁素体脱碳层深度depthofferritedecarburization

表面完全脱碳层的深度。

铁素体的脱碳层深度由显微组织检验确定。

如果制品经过渗碳处理，“基体”的定义由有关各方商定。

允许的脱碳层深度将被列入产品技术标准中，或者由有关各方商定。

a产品标准中规定的碳含量最小值

b心部碳含量

图1—碳含量作为产品表面距离的函数：

典型脱碳的示意图

4．测定方法

4.1总则

测定方法的选择及其准确度取决于产品的脱碳程度、显微组织、碳含量以及部件的形状。

通常采用金相法（见4.2）、硬度法（见4.3）、化学法或光谱分析法测定碳含量（见4.4）的方法测定最终产品。

各种测定方法都有其应用范围，采用何种方法测定，由产品标准或双方协议确定。

无明确规定时用金相法。

试样在供货状态下检验，不需对样进一步热处理。

如经有关各方商定，需要采取附加热处理，则要从多方面注意防止碳的分布状态和质量百分比的变化，例如：

采用小试样、短的奥氏体化时间，中性的保护气体。

4.2金相法

4.2.1总则

此方法是在光学显微镜下观察试样从表面到基体随着碳含量的变化而产生的组织变化。

此方法适用于具有退火或正火（铁素体－珠光体）组织的钢种，也可有条件的用于那些硬化、回火、轧制或锻造状态的产品。

4.2.2试样的选取和制备

选取的试样检验面应垂直于产品纵轴，如产品无纵轴，试样检验面的选取应由有关各方商定。

小试样（如直径不大于25mm的圆钢，或边长不大于20mm的方钢）要检测整个周边。

对大试样（如直径大于25mm的圆钢或边长大于20mm的方钢），为保证取样的代表性，可截取试样同一截面的几个部分，以保证总检测周长不小于35mm。

但不要选取多边形产品的棱角处或脱碳极深的点。

具体方法可参考图1－图3。

取样数量和取样部位应在有关产品标准中规定。

如无规定，由有关各方商定。

直径≤25mm25mm＜直径≤80mm

80mm＜直径≤150mm直径>

150mm

图1不同规格圆钢样品典型取样方法

边长≤20mm20mm＜边长≤80mm

80mm＜边长≤150mm边长>

图2不同规格方钢样品典型取样方法

L≤25mmW≤12mmL>

25mmW≤12mm

12mm＜W≤80mmL/W>

1A<

12000mm2W>

80mmL/W>

1A>

12000mm2

L表示长度，W为宽度，A为钢板或矩形试样检验面的面积

图3钢板和矩形钢样典型取样方法

试样按一般金相法进行磨制抛光，但试样边缘不允许有倒圆、卷边，为此试样可以镶嵌或固定在夹持器内，如果需要，被检试样表面可电镀上一层金属加以保护。

推荐使用自动或半自动的制样技术。

通常用1.5％～4％的硝酸酒精溶液或2％～5％的苦味酸酒精溶液浸蚀可显示钢的脱碳组织。

4.2.3测定

4.2.3.1总脱碳层的测定

一般来说，观测到的组织差别，在亚共析钢中是以铁素体与其它组织组成物的相对量的变化来区别的，在过共析钢中是以碳化物含量相对基体的变化来区分的。

对于硬化组织或者淬火回火组织，当碳含量变化引起组织显著变化时，亦可用该方法进行评测。

借助于测微目镜，或利用金相图像分析系统观察和定量测量从表面到其组织和基体组织已无区别的那一点的距离。

放大倍数的选择取决于脱碳层深度，如果需方没有特殊规定，由检测者选择。

建议使用能观测到整个脱碳层的最大倍数。

通常采用放大倍数为100倍。

当过渡层和基体较难分辩时，可用500倍进行观察，确定界限。

先在低放大倍数下进行初步观测，保证四周脱碳变化在进一步检测时都可发现，查明最深均匀脱碳区。

脱碳层最深的点由试样表面的初步检测确定，不受表面缺陷和角效应的影响。

对每一试样，在最深的均匀脱碳区的一个显微镜视场内，应随机进行几次测量（至少需五次），以这些测量值的平均值取做总脱碳层深度。

轴承钢、工具钢、弹簧钢测量最深处的总脱碳层深度。

如果技术条件没有特殊规定，在测量时试样中脱碳极深的那些点要排除掉（在试验记录中应注明缺陷性质）。

4.2.3.2完全脱碳层的测定

完全脱碳层的测定用4.2.3.1同样的程序。

4.2.3.3金相法测定全脱碳及总脱碳的金相组织照片举例

金相法测定脱碳层时，具有退火或正火（铁素体－珠光体）组织的钢种一般来说，脱碳量取决于珠光体的减少量（见图4）；

硬化组织或淬回火后的回火马氏体组织由晶界铁素体的变化来判定完全脱碳层（见图5）；

球化退火组织可由表面碳化物明显减少区确定部分脱碳区（见图6）。

图4～图6中样品均为2％硝酸酒精腐蚀，图中箭头标出的区域为脱碳层。

成分：

C0.81%，Si0.18%，Mn0.33%；

处理工艺：

960℃加热2.5h炉冷；

组织说明：

珠光体减少区域为部分脱碳

图4碳素钢表面脱碳100×

200×

500×

先870℃加热20min油淬，之后440加热90min空冷；

白色铁素体部分为完全脱碳区，含有片装铁素体区为部分脱碳

图560Si2MnA弹簧钢表面脱碳

100×

800℃保温4h，以10℃每小时缓冷至650℃，空冷。

白色铁素体部分为完全脱碳区，碳化物减少区为部分脱碳

图6GCr15表面部分脱碳的金相组织

4.3硬度法

4.3.1显微（维氏）硬度测量方法

此方法是测量在试样横截面上沿垂直于表面方向上的显微硬度值的分布梯度。

这种方法只适用于脱碳层相当深但和淬火区厚度相比却又很小的亚共析、共析、过共析钢，这样脱碳层完全在硬化区，避免淬火不完全引起的硬度波动。

这种方法对低碳钢不准确。

4.3.1.1试样的选取和制备

试样的选取和制备与金相法（见4.2.2）一样，但试样腐蚀与否，以准确测定压痕尺寸为准，并应小心防止试样的过热。

4.3.1.2测定

测试方法按GB/T4340.1规定进行。

为减少测量数据的分散性，要尽可能用大的载荷，原则上此载荷应在0.49N～4.9N（50gf～500gf）之间。

压痕之间的距离至少应为压痕对角线长度的2.5倍。

总脱碳层深度规定为从表面到已达到所要求硬度值的那一点的距离（要把测量的分散性估计在内）。

原则上，至少要在相互距离尽可能远的位置进行两组测定，其测定值的平均值作为总脱碳层深度。

脱碳层深度的测量界限可以是：

a）由试样边缘测至技术条件规定的硬度值处；

b）由试样边缘测至硬度值平稳处；

c）由试样边缘测至硬度值平稳处的某一百分数。

采用何种测量界限由技术条件或双方协议规定。

4.3.2洛氏硬度测量法

用洛氏硬度计测定时，对不允许有脱碳层的产品，直接在试样的原产品表面上测定，对允许有脱碳的样品，在去除允许脱碳层的面上测定。

洛氏硬度法根据GB/T230.1测定洛氏硬度值HRC，只用于判定产品是否合格。

4.3.3硬度值换算

根据GB/T1172标准可进行硬度与强度的换算。

4.4测定碳含量法

此方法测定碳含量在垂直于试样表面方向上的分布梯度，它可用于钢的任何组织状态。

4.4.1化学分析法

只适用于那些具有恰当的几何形状（圆柱体或具有平面体的的多面体），并且其尺寸适合于容易机械加工，不需进行任何热处理的试样（如确实需要，各方协商之后，可进行适当热处理，但要保证不影响脱碳层深度）。

除非双方认可，此方法一般不适用于部分脱碳。

4.4.1.1试样的选取和试验

用机械加工的方法，平行于试样表面逐层剥取每层为0.1mm厚的试屑。

注意防止任何沾污，事先应清除氧化膜。

收集每一层上剥取的金属试屑，按GB/T20126测定碳含量。

4.4.2光谱分析法

此方法只用于那些具有合适尺寸的平面试样。

4.4.2.1试样的选择及试验

将平面试样逐层磨剥，每层间隔0.1mm，在每一层上进行碳的光谱测定。

要设法使逐层的光谱火花放电区不重叠。

4.4.3试验结果的分析（化学分析法和光谱法）

用4.4.1（化学分析法）和4.4.2（光谱分析法）可以测定脱碳层深度。

方法是测量从表面到碳含量达到规定数值的那一点的距离。

如果碳含量数值没有规定，则测定中止点的碳含量应在考虑了分析中的允许的波动余量之后，和产品的碳含量公称范围的最小值的差别不大于以下数值：

产品的公称含量最大允许偏差

C＜0.6％0.03％C

C≥0.6％产品公称碳含量的5％

5试验报告

试验报告包括以下内容：

a）试样数目及取样部位；

b）测定方法；

c）脱碳层深度（以mm表示），精确到小数点后两位。

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