渗碳层深度

渗碳层深度

渗碳层深度（Carｂurized caseｄｅpｔh)就是由渗碳工件表面向内至碳含量为规定值处(一般为0、4％C）得垂直距离。渗碳层（Ｃarbｕrｉzeｄcase）就是指渗碳工件含碳量高于原材料得表层。某渗碳层深度得测量有维氏硬度法、断口法与金相法.维氏硬度法直接反映了零件得力学性能（硬度),就是国家标准指定得唯一仲裁方法，但因操作复杂效率低而较少被采用，生产中一般用断口法与金相法。断口法常用于零件炉前检查,便于控制零件出炉时间；金相法则就是渗碳后对零件进行相应热处理，通过分析热处理后得组织来判定渗碳层得深度，就是生产中常用得测试零件渗碳层深度得方法。

中文名

渗碳层深度

外文名

Carｂｕriｚed cａse ｄepth

学科

冶金工程

领域

冶炼

释义

渗碳工件表面向内至碳含量得距离

应用

18Cr2Ni４WA钢

目录

2. ▪维氏硬度测定法简介

3. 4总结

简介

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低碳钢与合金钢渗碳时得主要区别在于低碳钢比合金钢渗层中得碳浓度要低,其组织与硬度略有不同,但对渗碳层深度测量无影响。由于渗碳层具有变化得碳浓度,其由表及里逐渐减小，退火状态得渗碳层由表及里由以下三个区域组成：

①过共析层组织为珠光体+二次渗碳体;

②共析层组织为珠光体;

③亚共析渗碳层过渡层,组织为珠光体+铁素体。珠光体逐渐减少,铁素体逐渐增加，直

到心部原始组织(珠光体+铁素体),渗碳缓冷试样渗碳层界限为出现铁素体组织，较容易区分.

飞机防扭臂销棒材料为18Cr2Ｎｉ４ＷA钢，要求在外径φ３8、５mｍ得两端各4０ｍm内渗碳,渗碳层深度为1、0～1、４mｍ。采用气体渗碳法对该零件进行渗碳，对渗碳后过程试样水淬打断,测定渗碳深度为1、２ｍm,深度符合要求，零件及随炉试样出炉。

随炉试样经正火后测定渗碳层深度为0、９mｍ,渗碳层深度不符合要求，零件判定为不合格。为此,针对炉前测定合格、随炉试样正火后检测为不合格，且两者测定深度相差0、３mm得情况,开展了渗碳后热处理工艺、组织与深度测试得分析与探讨[1］。

渗碳后热处理工艺与组织

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渗碳后淬火及组织

渗碳过程试样φ8ｍm×100ｍm随零件经92０±１0℃渗碳约61５miｎ后出炉水淬打断,表面渗碳层组织为粗针状马氏体加较多得残余奥氏体与少量碳化物,而心部组织为低碳马氏体（板条状马氏体）,由于淬火温度高,心部几乎没有析出铁素体。

在10~４0倍得读数显微镜下直接观察断面,外层(渗碳层）就是银亮且带闪光点得一圈,内层（心部组织）为均匀得浅灰色，两者界限分明。但此法易将亚共析过渡层与心部组织交接处混为一体，造成对渗碳深度过深得误判。

渗碳后退火及组织

随炉金相试样Φ38mm×４０mm经850±10℃加热并保温50~55ｍin,随炉冷却到400℃后出炉,从表面到心部均可得到马氏体,在高碳区与基体交界处经常有针状贝氏体析出,但在金相显微镜下观察其界限往往不甚清晰.

渗碳后正火及组织

18Cｒ2Ni4WA钢试样渗碳后出炉空冷得淬透直径达Φ75ｍｍ，从表面到心部均为马氏体。其表层为高碳马氏体，心部为低碳马氏体,在高碳区与基体交界处经常有针状贝氏体析出,故渗碳深度得测定一般就是从表面直到贝氏体结束处,但在金相显微镜下其界限仍然模糊。

渗碳后等温淬火及组织

将随炉金相试样φ３8mm×40mm,加热升温到860±10℃保温50~５5mｉn，在28０±5℃得等温槽保温5～10ｍin后立即水冷。

１8Ｃr2Ni4WA钢渗碳后心部MS点约为２80～310℃,渗碳层表面得MS点由于碳浓度得增高而下降至80℃左右,心部与渗碳层表面得下贝氏体转变得孕育期也由于含碳量得不同而有很大得差异,碳分高则显著推迟贝氏体转变。选择2８０±5℃进行等温,温度正好在心部ＭS点与渗碳层MS点之间,这时,含碳量得质量分数大于0、3％得区域(渗碳层）形成淬火马氏体(4％硝酸酒精溶液腐蚀下为白色),而含碳量在质量分数0、3%及以下得区域(心部)在等温时发生马氏体转变并被回火,出现回火马氏体（４％硝酸酒精溶液腐蚀下为黑色),故便于区分与测量［２］。

渗碳层深度得测定与分析

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试样打磨与腐蚀

将金相试样待测表面进行打磨并抛光,采用4％得硝酸酒精溶液进行侵蚀,侵蚀时间为5~1０s,侵蚀后立即水洗并晾干或吹干。

界限判定

在光学显微镜下,从金相试样得外表向内，以心部开始出现板条马氏体(低碳马氏体)为界限，经正火或退火得组织，也可从金相试样得外表向内到贝氏体结束处.

光学显微镜下得组织特征

碳化物,呈亮白色棱角状,多出现在试样外缘,有时呈网状；铁素体,呈亮白色块状，亮度较碳化物弱,一般不会出现网状分布,该材料渗碳淬火后几乎不析出铁素体；残余奥氏体，呈亮色，亮度较铁素体更弱，一般伴随碳化物及马氏体交替出现.

退火、正火、普通淬火下深度测定

依据以上原理分析及操作,对渗碳试样进行不同热处理状态下得深度测定,结果如下:试样在淬火条件下,渗碳层深度为１、2mm,渗碳层深度合格;试样在退火及正火条件下，试样渗碳深度为0、9mm，渗碳层深度不合格．由于视场模糊,最终得渗碳深度结果难以确认。在等温淬火下得深度测定

渗碳后将金相试样Φ３8mm×40mｍ升温到860±10℃保温５0~55mｉｎ，在2８0±5℃得等温槽保温５～10miｎ后立即水冷，测得渗碳层深度为０、75mm。由于渗碳层为淬火马氏体,在4%硝酸酒精溶液腐蚀下为白色,而心部在等温时发生马氏体转变并被回火为回火马氏体,在4％硝酸酒精溶液腐蚀下为黑色,故界限分明,测量准确可靠.

渗碳层深度测定误差分析