有效硬化層深度的檢驗是材料熱處理質(zhì)量控制的重要環(huán)節(jié),通常通過硬度測試結(jié)合金相分析來實現(xiàn)。以下是東宇東庵分享的常見的檢驗方法和步驟:

1. 檢驗原理

有效硬化層深度(如滲碳層、滲氮層等)通常定義為:從材料表面到某一特定硬度值(臨界硬度)處的垂直距離。臨界硬度值需根據(jù)材料類型、工藝標準或設(shè)計要求確定(例如,滲碳層常以550 HV為臨界值)。

2. 常用檢驗方法

(1) 硬度梯度法(主流方法)

步驟:

通過硬度梯度曲線找到臨界硬度對應(yīng)的位置,測量其到表面的距離。

若臨界硬度介于兩測試點之間,可通過線性插值計算精確深度。

從表面開始,沿垂直方向以固定間隔(如0.1 mm)逐點測試硬度(常用維氏硬度HV,載荷通常為0.3~1 kg)。

記錄各點硬度值,直到硬度降至臨界值以下。

取樣:垂直于硬化表面切取試樣,避免熱影響區(qū)干擾。

制備試樣:對檢測面進行研磨、拋光,必要時腐蝕以顯示硬化層。

硬度測試:

計算深度:

標準參考:

ISO 2639(滲碳層有效硬化層深度)。

ASTM E1077(滲碳或碳氮共滲層深度測定)。

GB/T 9450(中國國家標準,適用于鋼件滲碳淬火硬化層深度)。

(2) 金相法

適用場景:快速估算或輔助驗證。

步驟:

制備金相試樣,腐蝕后觀察硬化層與基體的組織差異(如滲碳層的馬氏體與心部鐵素體)。

通過顯微鏡測量硬化層厚度(需結(jié)合硬度法校準)。

局限性:組織界限可能模糊,精度較低,需配合硬度測試。

(3) 非破壞性檢測(間接法)

方法:超聲波、渦流或磁性檢測,通過物理特性差異推斷硬化層深度。

優(yōu)點:無需破壞工件。

缺點:精度較低,需預(yù)先標定,多用于生產(chǎn)現(xiàn)場快速篩查。

3. 關(guān)鍵注意事項

試樣制備:

切割時避免過熱導(dǎo)致組織變化。

檢測面需平整,避免傾斜導(dǎo)致測量誤差。

硬度測試參數(shù):

載荷選擇需與硬化層深度匹配(淺層硬化用低載荷)。

測試點間距根據(jù)梯度變化調(diào)整(通常0.05~0.5 mm)。

臨界硬度值:

根據(jù)材料和應(yīng)用標準確定(如ISO 2639規(guī)定滲碳層臨界硬度=550 HV)。

重復(fù)性:

多次測量取平均值,減少偶然誤差。

4. 應(yīng)用實例

滲碳齒輪:按ISO 2639標準,從表面測至550 HV處的深度。

滲氮零件:按ISO 18203標準,測至比基體硬度高50 HV的位置。

總結(jié)

有效硬化層深度的檢驗需結(jié)合硬度梯度法和金相法,嚴格遵循相關(guān)標準,確保數(shù)據(jù)準確。實驗室環(huán)境推薦硬度梯度法,生產(chǎn)現(xiàn)場可輔以非破壞性檢測快速判斷。