上海材料研究所 金相培训资料-第九章零件表面处理的金相检验2009.ppt

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 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 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） 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（0.10~0.25%） 3、渗碳工艺：气体渗碳和固体渗碳 4、渗碳表面硬度 ：HRC58~63 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，碳浓度0.85~1.10%，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，含碳量0.2%左右，组织：铁素体+珠光体 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 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） 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 注意间距大于压痕对角线的2.5倍，交叉打 渗碳零件的应用（略） 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：9.807N（其他试验力也可需注明） 标示例：CHD=0. 8mm GB/T9451-2005钢件薄表面总硬化层深度或有效硬化层深度的测定 ISO4970:1979(E),MOD 总硬化层深度或有效硬化层深度＜0.3mm 不适用于硬化层和基体层金属之间无过渡层的零件（例电镀层） 总硬化层深度：表面到显微硬度或显微组织没有明显变化的距离 有效硬化层深度：表面到规定的某种显微组织边界或规定的显微硬度值 方法：协商确定，显微组织法或显微硬度法（按GB/T9450） 试验力：1.96N~2.94N(0.2~0.3kgf) 例1　渗碳层检验实例 渗碳层的低倍组织照片，渗碳层厚度约1.1mm。渗碳层的高倍组织照片，其组织为细针状回火马氏体+极少量的残余奥氏体及弥散分布的点粒状碳化物。1/2R处的低碳马氏体+少量铁素体。心部低碳马氏体+较多铁素体。 例2 来样断裂螺栓强度级别为10.9级，材料为35CrMo，执行标准为ASTM A490M，规格为M30×150。螺栓表面最终采用涂达克罗和涂漆进行防锈。该螺栓同批生产的有2000多个，成品出厂时抽检20个做拉力试验，所检测指标全部合格，用户入厂时又抽检8个做拉力试验，结果也全部合格。该螺栓在安装时预紧力不详，服役一个多月时发现有20个螺栓发生掉头失效。 断口裂源 结论 螺栓表面增碳是在热处理奥氏体化保温过程中产生的，据委托者提供的热处理工艺，该螺栓奥氏体化温度为880℃，已接近渗碳温度的下限；另外，该螺栓在热处理奥氏体化保温过程中采用甲醇分解气氛防氧化脱碳，甲醇在高温厌氧情况下将发生分