文档介绍：零件表面处理的金相检验
上海材料研究所检测中心
上海市金属材料质量监督检验站
上海时效分析与安全评估中心
巴发海
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概述
1、表面处理的目的
零件既能耐磨,又不易脆断。即要求其表面具有较高的硬度,能够耐磨、耐疲劳、抗咬合和抗腐蚀;又要求心部在保证足够的强度的前提下仍具有良好的韧性和塑性。
2、表面处理技术的方法
热加工方法:熔融或扩散,热浸镀、化学热处理
电化学方法:电镀、阳极氧化
化学方法:化学镀、磷化
高真空方法:喷镀、离子镀、气相沉积
其他物理方法:激光表面强化
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表面处理的方法
1、化学热处理:将零件与化学物质接触,在高温下使有关元素进入零件表面的过程。主要方法:渗碳、渗氮、碳氮共渗、渗硼、渗金属等;
2、表面淬火:零件表面火焰加热、感应加热的淬火工艺;
3、热喷涂工艺(例如,电厂风机叶片)
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一、钢的渗碳层检验
1、渗碳与渗氮:
钢的碳氮共渗是指同时向钢件表面渗入碳和氮。碳氮共渗处理范围很宽从550~950℃。随着温度上升;碳的渗入大于氮的渗入,因此日常生产中按温度的不同分成三种情况,即低温(500~600℃)、中温(760~860℃)和高温(900~950℃)。低温条件下实际上以氮为主,碳的渗入极少,因此称为低温氮碳共渗,又称软氮化。高温条件下以渗碳为主而氮的渗入量极微,故称为渗碳。只有在中温条件下碳和氮的渗入量均适当,故称为碳氮共渗。
2、渗碳用钢:通常为低碳钢(~%)
3、渗碳工艺:气体渗碳和固体渗碳
4、渗碳表面硬度:HRC58~63
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钢的渗碳层检验
4、渗碳层的平衡组织
第一层:过共析渗碳层,~%,组织:片状珠光体+网状、半网状、粒状碳化物
第二层:共析渗碳层,碳浓度约为0. 8%左右,组织:片状珠光体
第三层:亚共析过渡层,碳浓度从共析含碳量到心部含碳量,组织:珠光体+铁素体
第四层:心部组织,%左右,组织:铁素体+珠光体
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钢的渗碳层检验
5、渗碳后淬火、回火组织
直接淬火:粗针状马氏体+残余奥氏体,应力大,易开裂
一次淬火和低温回火:渗碳后缓冷零件,再次加热淬火
表层:细针状马氏体+少量残余奥氏体+少量粒状碳化物
心部:低碳马氏体
二次淬火和低温回火:先一次→二次
表层:较细针状马氏体+少量残余奥氏体+少量粒状碳化物
心部:低碳马氏体
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工艺
表层组织
目的
工艺说明
渗碳后直接淬火
粗针状马氏体及较多的残余奥氏体
可抑制二次网状渗碳体的析出
淬火温度偏高。
降温淬火法
可减少淬火应力,但马氏体针叶还是比较粗大
从渗碳温度下降到860'C后出炉淬火。有时会有二次渗碳体沿晶界析出
一次淬火及低温回火
较细或中等针状马氏体及少量残余奥氏体。有时有少量颗粒状碳化物存在于表层组织中
淬火后不出现网状渗碳体为宜。心部组织以低碳马氏体为主
将渗碳缓冷的零件,再加热到淬火温度(一般为840~860℃,保温后淬火冷却,最后进行低温回火处理。应控制在使部分二次渗碳体溶解于奥氏体
二次淬火、低温回火
细小针状马氏体、少量残余奥氏体和少量颗粒状碳化
渗碳表层含碳浓度偏高,一次淬火难以消除网状渗碳体缺陷;细化马氏体
第一次淬火加热温度为860~880℃,使网状碳化物能充分溶解于奥氏体使碳化物不形成网状;二次加热温度一般为 780~80℃,
心部基体组织一般以低碳马氏体为主,有时会伴有少量铁素体、托氏体和贝氏体等
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钢的渗碳层检验
6、渗碳层深度的测定
剥层化学法——分析碳浓度
断口法
金相法
显微硬度法(有效硬化层)
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金相法与硬度法
测量过共析层+共析层+亚共析层总深度
梯度硬度法:从表面到550HV
GB/T9450-2005 GB/T9451-2005
零件是热处理后最终硬度
基体硬度<450HV时约定
仲裁方法
,交叉打
渗碳零件的应用(略)
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GB/T9450-2005 钢件渗碳淬火硬化层深度的测定和校核——仲裁方法
ISO2693:2002,MOD
适用于渗碳和碳氮共渗;最终热处理后距表面3倍于淬火硬化层深度处硬度小于450HV(否则需协议确定)
最终热处理后据距表面3倍于淬火硬化层深度处硬度大于450HV本标准仍然有效,以大于550HV的某一特定值为基准
试验力:(其他试验力也可需注明)
标示例:CHD=0. 8mm
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