有效硬化層深度的檢驗是材料熱處理后質量控制的重要環(huán)節(jié),通常通過硬度測試法和金相分析法進行。以下是詳細的檢驗方法和步驟:

一、檢驗依據標準

常見標準包括:

國際標準:ISO 2639(滲碳層)、ISO 3754(感應淬火層)

中國標準:GB/T 9450(鋼件滲碳淬火硬化層深度的測定)

美國標準:ASTM E10(洛氏硬度)、ASTM E92(維氏硬度)

二、主要檢驗方法

1. 硬度測試法(常用)

原理:通過測量從表面到心部的硬度梯度,確定硬度值降至某一臨界值時的深度。

步驟:

取樣:

垂直于硬化表面切割試樣,避免切割過程產生過熱影響組織。

對檢測面進行研磨、拋光,確保表面平整(如金相試樣)。

硬度測試:

淺層(<0.3mm):每0.05mm測一點。

深層(>0.3mm):每0.1~0.2mm測一點。

測試方向:沿垂直于硬化層表面的方向進行(通常為橫截面)。

測試載荷:根據硬化層厚度選擇合適載荷(如維氏硬度HV 0.5~1kgf用于薄層,HV 5~10kgf用于深層)。

測試間距:

臨界硬度值:通常為550HV(或根據材料與工藝要求調整,如基體硬度+50HV)。

數據處理:

繪制硬度-深度曲線,通過插值法確定硬度等于臨界值時的深度。

例如:若在0.8mm處硬度為560HV,0.9mm處為540HV,則有效硬化層深度約為0.85mm。

注意事項:

確保硬度計經過校準,避免壓痕重疊。

對非均勻組織(如滲碳層中的碳化物)需多點測量取平均值。

2. 金相分析法(輔助手段)

原理:通過觀察顯微組織變化(如馬氏體、殘余奧氏體含量)確定硬化層深度。

步驟:

對試樣進行切割、鑲嵌、拋光、腐蝕(如4%硝酸酒精)。

在顯微鏡下觀察組織分界(如滲碳層與心部的過渡區(qū))。

通過標尺直接測量硬化層深度。

局限性:

受腐蝕效果和主觀判斷影響較大,通常需結合硬度法驗證。

3. 無損檢測法(快速但精度較低)

超聲波法:通過聲速變化反映硬度梯度。

渦流法:利用電導率差異評估硬化層深度。

適用場景:大批量生產中的快速抽檢,需預先建立標定曲線。

三、關鍵注意事項

試樣制備:避免切割或研磨導致組織變形或過熱。

載荷選擇:薄層用小載荷(如HV 0.3),防止壓痕貫穿硬化層。

標準一致性:需明確執(zhí)行的標準(如ISO或GB),不同標準對臨界硬度定義可能不同。

多次測量:同一試樣至少測量3次取平均值,減少誤差。

四、示例案例(滲碳層檢測)

試樣:20CrMnTi鋼滲碳淬火件,要求有效硬化層≥0.6mm(臨界硬度550HV)。

步驟:

切割橫截面,拋光至鏡面。

從表面開始,每隔0.1mm打維氏硬度(載荷1kgf)。

記錄數據:0.5mm處580HV,0.6mm處560HV,0.7mm處530HV。

計算:臨界硬度550HV對應的深度約為0.65mm,判定合格。

五、東宇東庵總結

有效硬化層深度的檢驗以硬度梯度法為重點,輔以金相分析或無損檢測。需嚴格遵循標準流程,確保試樣制備和測試參數的準確性。實際應用中需根據材料類型、硬化工藝及行業(yè)標準靈活選擇方法。