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金相检测中渗碳层的金相分析

发布时间:2020-10-09   作者:丰东热技术   已阅读:
        金相检测渗碳层的金相分析,金相检测在现代工业生产中应用越来越广泛,是研究材料的重要手段。渗碳层的金相分析是金相分析的一个部分。
金相检测中渗碳层的金相分析
金相检测图片
        渗碳是将碳元素渗入钢的表面,使零件表面碳含量增加,随后通过淬火使表面得到高的硬度,而芯部硬度较低并且具有良好的韧性的低碳马氏体组织,有固体渗碳、液体渗碳、气体渗碳,目前主要使用气体渗碳。
        过程包含:原材料——预备热处理——渗碳、淬火回火
        其中预处理有:正火、正火+回火、等温退火或球化退火
        渗碳淬火主要有渗碳后预冷直接淬火、渗碳后空冷一次淬火、空冷后二次淬火,淬火后进行等温回火;渗碳层深度和有效硬化层深度均为衡量渗碳质量的重要技术指标。
        合金钢的渗碳层深度=过共析+共析+全部过渡层的深度,且过共析+共析层之和应为总深度的50%;
        碳钢的渗碳层深度=过共析+共析+1/2过渡层的深度,且过共析+共析层之和不得小于总深度的75%;
        有效硬化层深度为渗碳淬火后硬度达到550HV1的深度,GB/T9450-2005,
        渗碳层深度:重载—1.0-1.5mm,中载荷:0.5-1mm,轻载荷:0.13-0.25mm等
        检测渗碳层的方法主要有:
        1、金相法:测量过共析+共析+1/2过渡层的深度;
        2、化学剥离法:表层到碳含量为0.4%的距离为渗碳层深度;
        3、淬硬层深度法:测量渗碳淬火回火后的表面到硬度为550HV1处的垂直距离。
        组织分析:
        1、原材料:
        钢中不允许有较多和较大的非金属夹杂物,2.5级以下,GB/T10561-2005;
        钢中不允许有严重的带状组织,GB/T13299-1991,2级以下。
        2、预热处理组织检验:
        多为正火或者退火,组织为:铁素体+珠光体;
        合金较高的采用正火+高温回火,主要组织是回火索氏体。
        3、渗碳缓冷组织:
        ①碳素钢渗碳缓冷后,渗碳层由表及里的组织为网状渗碳体+珠光体(过共析层)---珠光体(共析层)---珠光体+铁素体(过渡层);
        ②合金渗碳钢渗碳缓冷或者重新加热退火,渗层由表及里的组织依次为:球块状或条状及少量网状碳化物+珠光体(过共析层)---珠光体(共析层)---珠光体+铁素体(过渡层);表层碳化物呈现颗粒状是有益的。 
        4、渗碳淬火+低温回火组织
        过共析层:高碳回火马氏体+碳化物+残留奥氏体;
        共析层:回火马氏体+残留奥氏体;
        亚共析层:中低碳回火马氏体+残留奥氏体。
        芯部:低碳回火马氏体,工件较大或者未淬透,亚共析层金额芯部会得到部分托氏体或者索氏体+部分铁素体组织。
        ①直接淬火:渗碳温度较高,直接淬火得到的是粗针状马氏体和较多的残留奥氏体,淬火应力较大,容易产生裂纹,一般要后续采用等温回火,析出部分碳化物,得到细针状马氏体+少量的残余奥氏体;
        ②渗碳后空冷一次淬火:表层是较细的回火针状马氏体,少量的残留奥氏体,少量的颗粒状的碳化物,芯部是低碳马氏体;
        ③空冷后二次淬火:二次淬火的目的是消除网状碳化物及细化组织,渗碳后表层含碳量较高,容易出现网状碳化物组织。
        缺陷分析:
        1、共析层或者亚共析层出现游离的铁素体,大片白区存在;
        2、表层产生脱碳或者出现非马氏体组织;
        3、粗大的马氏体组织,一般是淬火温度过高导致的。
        组织评级包含以下结果部分:
        1、马氏体评级
        采用比较法,GB/T25744-2010进行组织评级(马氏体级别)
马氏体级别 说明
1 隐针及细针马氏体,马氏体长s 3um
2 细针马氏体,马氏体针长> 3-5um
3 细针马氏体,马氏体针长> 5-8um
4 针状马氏体,马氏体针长> 8-13um
5 针状马氏体,马氏体针长> 13-20um
6 粗针马氏体,马氏体针长> 20-30um
        2、残留奥氏体评级
残留奥氏体级别 说明
1 残留奥氏体的体积分数< 5%
2 残留奥氏体的体积分数> 5%-10%
3 残留国氏体的体积分数> 10%-18%
4 残留奥氏体的体积分数> 18%-25%
5 残留奥氏体的体积分数> 25%-30%
6 残留奥氏体的体积分数> 30%-40%
        3、碳化物评级
 
碳化物级别 说明  
网系 粒快系  
1 无或者极少细颗粒状碳化物  
2 细颗粒状碳化物+趋于网状分布的细小碳化物 细颗粒状碳化物+稍粗的粒状碳化物
3 细颗粒状碳化物+呈断续网状分布的小块状碳化物 细颗粒状碳化物+较粗的碳化物
4 细颗粒状碳化物+呈断续网状分布的块状碳化物 细颗粒状碳化物+粗块状碳化物
5 细颗粒状碳化物+网状分布的细条状,块状碳化物 细颗粒状碳化物+角块状碳化物
6 颗粒状碳化物+网状分布的条块状碳化物 颗粒状碳化物+大量粗大的角块状碳化物
        4、表层内氧化层深度
氧化层深度级别 说明
1 表层未见沿晶界分布的灰色氧化物,无内氧化层
2 表层可见沿晶界分布的灰色氧化物,内氧化层深度< 6um
3 表层可见沿晶界分布的灰色氧化物,内氧化层深度> 6-12um
4 表层可见沿晶界分布的灰色氧化物,内氧化层深度> 12-20um
5 表层可见沿晶界分布的灰色氧化物,内氧化层深度> 20-30um
6 表层可见沿晶界分布的灰色氧化物,内氧化层深度> 30um
        5、芯部组织
心部组织级别 说明
1 低碳马氏体,允许有贝氏体
2 低碳马氏体+不明显的游离铁素体,允许有贝氏体
3 低碳马氏体+少量游离铁素体,允许有贝氏体
4 低碳马氏体+较多量的游离铁素体,允许有贝氏体
5 低碳马氏体+多量的游离铁素体,允许有贝氏体
6 低碳马氏体+大量的游离铁素体,允许有贝氏体
        合金钢的渗碳层深度=过共析+共析+全部过渡层的深度,且过共析+共析层之和应为总深度的50%;
        碳钢的渗碳层深度=过共析+共析+1/2过渡层的深度,且过共析+共析层之和不得小于总深度的75%。

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