模具钢渗氮层金相分析 PPT
1、金相检测常用国家标准_ppt
金相检测常用标准
• GB/T 3488-1983 硬质合金 显微组织的金 相测定 • GB/T 3489-1983 硬质合金 孔隙度和非化 合碳的金相测定 • GB/T 4194-1984 钨丝蠕变试验、高温处理 及金相检查方法 • GB/T 5617-2005 钢的感应淬火或火焰淬火 后有效硬化层深度的测定
• JB/T 9204-2008钢件感应淬火金相检验 • YB/T 153-1999 优质碳素结构钢和合金结 构钢连铸方坯低倍组织缺陷评级图 • TB/T 2255-1991 高磷铸铁金相 • YB 4052-1991 高镍铬无限冷硬离心铸铁轧 辊金相检验
轧辊检测常用国家标准
• • • • • • GB/T 13313-2008 轧辊肖氏、里氏硬度试验方法 GB/T 1503-2008 铸钢轧辊 GB/T 1504-2008 铸铁轧辊 GB/T 15546-1995 冶金轧辊术语 GB/T 15547-1995 锻钢冷轧辊辊坯 GB/T 230.1-2009金属材料 洛氏硬度试验 第1部 分：试验方法（A、B、C、D、E、F、G、H、K、 N、T标尺） 2010-04-01 实施
金相检测常用国家标准
YB/T 4002-1991(2005) 连铸钢方坯低倍 组织缺陷评级图，规定了连铸方坯低 倍组织和缺陷形貌的特征、产生原因 和评级原则。 YB/T 4003-1997(2006年确认) 连铸钢板 坯低倍组织缺陷评级图，规定了连铸 钢板坯低倍组织缺陷酸蚀和硫印检验 法的试样以及缺陷的形貌特征、产生 原因和评级原 7216-2009 灰铸铁金相检验 • JB/T 2122-1977 铁素体可锻铸铁 金相 GB/T 9440-2010 可锻铸铁件,于2009年10 月28日在济南审定，已经替代部标； • GB/T 9441-2009 球墨铸铁金相检验 • GB/T 13302-1991钢中石墨碳显微评定方 法
钢的渗氮技术及检验ppt精选课件
➢ 铝是非碳化物形成元素，铝的存在并不增加钢中碳化物的 溶解温度；
➢ 铬、钼是增大钢的淬透性重要的元素； ➢ 钛、铌、钒等强碳化物形成元素存在时，需要提高淬火温
度，使含钛、铌、钒的碳化物溶于奥氏体中，增大钢的淬 透性。 ➢ 要使氮化过程中扩散进入α相的氮原子能与钒、钼、铬、 铝等原子形成超细微的氮化物，对α相基体起有效的硬化 作用，那么，在调质处理淬火时，首先要使这些元素较多 地溶入奥氏体，淬火成马氏体时使这些元素被保留在马氏 体中。
• 离子氮化处理温度可从350℃开始，由于考虑到材质及其相关机械性质 的选用处理时间可由数分钟以致于长时间处理，本法与过去利用热分解 化学反应氮化的处理法不同，本法系利用高离子能之故，过去认为难处 理的不锈钢、钛、钴等材料也能简单的施以优秀的表面硬化处理。
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渗氮钢及预先热处理
氮化钢的特点
钢的渗氮技术及检验
2013年7月
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目录
• 渗氮基本原理 • 氮化方法 • 渗氮钢及预先热处理 • 渗氮工艺及实践 • 渗氮设备 • 渗氮件的品质检验 • 渗氮硬化层深度的测定和金相组织检验 • 氮化常见问题分析
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渗氮基本原理
➢ 渗氮定义：是在一定温度下一定介质中使氮原 子渗入工件表层的化学热处理工艺。
➢ 合金元素与氮的亲和力越大，所形成的氮化物越稳定 ，熔点、硬度也越高。
➢ 氮化物的稳定性按下列次序降低，即Ti、Al、V、Nb、 W、Mo、Cr、Mn、Fe的氮化物。
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氮化方法
• 氮化工艺方法
十三、钢铁零件渗氮(氮化)后的硬度及厚度检测方法： ----随着工业的
十三、钢铁零件渗氮(氮化）后的硬度及厚度检测方法：----随着工业的发展，渗氮处理被更多的应用到各行各业，对渗氮处理的检测要求也日益提高。
下面为您简单阐述钢铁零件渗氮处理后的硬度及厚度检测。
----渗氮（气体渗氮、离子渗氮、碳氮共渗、辉光离子氮化）零件的主要技术要求是有效渗氮层深度，表面硬度和局部硬度。
某些零件还有渗氮层脆性等级评定要求，完成以上要求，都需显微维氏硬度检测进行测定。
----渗氮层从金相组织划分，包括从最外层化合物层（白亮层）到扩散层与基体组织明显分界处为止的深度。
显微维氏硬度检测，依据从工件表面测至与基体有明显界定硬度值处的垂直距离。
----渗氮层深度以字母DN表示。
渗氮层深度硬度检测方法：1、试样的准备a、试样应从渗氮零件上切取，如工件不能破坏，也可用与零件相同材料和相同处理工艺的小试样切取后检测。
b、试样切取时要注意，应垂直渗氮层表面取样（详见金相试样取样方法），取样后进行必要的磨抛处理，在磨抛过程中应注意冷却，不能使工件过热，边缘不要出现倒角等。
c、检查渗氮层脆性的试样，表面粗糙度要求>Ra0.25-0.63um，但不允许把表面化合物层磨掉。
2、检测a、根据国标规定，一般选用显微硬度计，检测力通常选用0.3--1KG，从试样表面测至比基体维氏硬度值高50HV 处的垂直距离为渗氮层厚度。
（通常采用梯式硬度测法，即从试样表面开始，每间隔一定距离打一点）b、基体硬度的取点与测定，一般在3倍左右渗氮层深度的距离处测得的硬度值(至少取3点，平均值)做为基体硬度值。
c、对于渗氮层硬度变化很平缓的钢种，（如碳钢、低碳合金钢制件），其渗氮层深度可以从试样表面沿垂直方向测至比基体维氏硬度高30HV处。
d、当渗氮层深度有的特别浅，有的则较深时，检测力可以在0.2KG范围内选择(并注明，如HV0.2)e、结果的表示，渗氮层深度用字母DN表示，深度以毫米计，取小数点后两位。
（如：0.35DN 300HV0.3，表示渗氮层厚度为0.35mm，界限硬度值为300HV，检测力为0.3KG）。
金相检验第五章 工模具钢的金相检验
图2 球化退火过热组织 500× 粗大片状珠光体+少量粒状珠光体 嵌杂在粗片状珠光体中
【图3】由于球化退火温度过高， 保温时间过长，致使组织中不但 出现粗大片状珠光体，而且使渗 碳体长大成棱角状分布。这种组 织为球化退火过热的标志。
图3 球化退火严重过热组织 500× 铁素体基体+稀疏的粗片状和粒状 珠光体+大块棱角状分布的渗碳体
图7 9SiCr等温淬火组织 500× 图8 CrWMn淬火回火组织 600× 组织为下贝氏体（约占30%的体积分数） 回火马氏体基体+残余奥氏体+颗粒状碳 +马氏体+残余奥氏体+碳化物，硬度 化物，硬度为59~60HRC 57~59HRC
合金工具钢的检验可按照GB/T 1299—2000《合金工具钢》标准的要
≤0.40
≤0.40 ≤0.40 ≤0.40
表3
钢号
一些常用低合金工具钢的球化退火工艺
加热温度 /℃ 790~810 等温温 度/℃ 700~720 钢号 等温温度 加热温度 /℃ /℃ 770~790 680~700
9SiCr CrWMn Cr06
Cr2
770~790
760~790
680~700
620~660
W
780~800
650~680
低合金工具钢在淬火前一般都要经过球化退火处理，以得到粒状珠光体 组织，降低硬度，改善切削加工性能，并均匀组织，为淬火作组织准备。 球化退火一般采用等温退火工艺，由退火加热温度以30~40℃/ h冷却至 700℃左右，等温4h，再炉冷到600℃出炉。球化退火工艺见【表3】。
【图4】 碳素工具钢淬火 时要求冷却速度较大，当 冷却速度不够快时，就会 在晶界出现托氏体组织。 托氏体组织在淬火工件上 是软点，当托氏体数量较 多时，会明显降低材料的 硬度。这类工模具的耐磨 性大大降低，使用寿命缩 短。
渗氮层金相检测方法
渗氮层金相检测方法说实话渗氮层金相检测这事儿，我一开始也是瞎摸索。
我折腾了好久，才算找到点门道。
我最开始就知道得准备试样，这试样可得好好弄。
我第一次弄的时候，制样就不咋规范，就是简单地打磨了一下，可最后检测的时候，那效果差得很。
后来我就知道了，试样一定要严格按照要求来制备。
比如说，打磨的时候，就像给姑娘化妆一样，得一层一层来，从粗砂纸到细砂纸，循序渐进，每个步骤都不能少，打磨的时候手还得稳，不能这儿深那儿浅的。
磨好后就是抛光，这抛光就相当于给它做最后的美颜，就想让它表面光亮得像镜子似的。
一开始，我抛光的时候用力不均匀，结果有些地方还是有细细的划痕，真是让我头疼。
后来就慢慢练习，把抛光液的量和抛光的速度啥的都调整好了，结果才勉强满意。
染色也是个关键步骤。
我试过好几种染色剂，就跟试不同的调料做菜一样，每种染色剂染出来的效果都不太一样。
像有些染色剂，染出来渗氮层和基体的界限就不那么清晰，我就得重新做样。
最后发现用一种特定配比的试剂，染出来的效果就很好，可以明显地把渗氮层和基体区分开。
然后就是放到金相显微镜下观察了。
这显微镜的倍数啥的也有讲究，倍数太高了，有时候看得不是很全面；倍数太低了，又看不清楚细节。
我就一点点地试，从低倍到高倍慢慢看，就像看一幅大画一样，先看整体布局，再去看小角落里的细节。
还有特别要注意的是，检测的整个过程环境得干净卫生，稍微有点灰尘啥的，说不定就会影响检测结果。
我有次忘记把设备周围清理干净，结果在检测的时候发现有模糊的小颗粒，我还以为是试样的问题呢，后来才发现是环境因素导致的。
渗氮层金相检测就是这么个反复摸索的过程，每一步都得多注意点细节，才能得到比较准确的结果。
模具钢渗氮层金相分析 ppt课件
模具钢渗氮层的金相分析
38CrMoAl三段氮化工艺
三种氮化工艺所得渗氮层比较：
表面硬度：等温氮化>二段氮化>三段氮化 渗氮层深度：三段氮化>二段氮化>等温氮化
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模具钢渗氮工艺基础知识
模具钢渗氮层的金相分析
RN2-25-6氮化炉
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第二部分
渗氮层的金相分析
GB/T 11354-2005 钢铁零件渗氮层深度测定和金相组织检验
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模具钢渗氮工艺基础知识
模具钢渗氮层的金相分析
铁和氮在不同的条件下可以形成五个相， 如右图：
① α相。氮在α-Fe中的间隙固溶体。 ②γ相。氮在γ-Fe中的间隙固溶体即含氮奥 氏体。 ③γ’相。成分可变的间隙相。于680℃以上 将发生分解，并溶于ε相中。 ④ ε相。一种成分可变的氮化物，它是以氮 化物Fe（2~3）N为基的固溶体。 ⑤ζ相。是以Fe2N化合物为基的间隙固溶体 。性脆，在500℃以上转变为ε相。
①将上一步样品放大至1000×， 上下白亮层各拍取一张照片； ②通过测量软件，每张照片各测 取三个白亮层厚度。
注：我们做模具钢渗氮层分析，不 一定有白亮层存在，如没有实验过 程中可省略这一步。
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模具钢渗氮工艺基础知识
模具钢渗氮层的金相分析
4、脆性等级
①将完成上述三步的样品去掉镶样层，清洗 渗氮面；
模具钢渗氮层的金相分析 38CrMoAl二段氮化工艺
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模具钢渗氮工艺基础知识
3）三段氮化：
三段氮化基于二段氮化，特点是提高第二 阶段的温度来进一步缩短氮化速度，达到 一定的氮化深度后再将温度降至相当于第 一阶段的温度或稍高的温度继续氮化，使 表层氮达到最佳浓度，而不致使表面硬度 过低。 缺点：工艺过程不太容易控制，尤其是在 硬度和变形量方面容易出现超差，所以在 生产应用上收到一定的限制。
经典金相图片精解-渗碳和碳氮共渗金相级别
名称：渗碳齿轮铁素体级别 级别：2级 金相组织：微量铁素体
腐蚀剂：2~5%硝酸酒精溶液
放大倍数：400X
名称：渗碳齿轮铁素体级别 级别：3级 金相组织：少量细条状或小块
铁素体
腐蚀剂：2~5%硝酸酒精溶液 放大倍数：400X
名称：渗碳齿轮铁素体级别 级别：4级 金相组织：少量条状及小块状
铁素体
腐蚀剂：2~5%硝酸酒精溶液 放大倍数：400X
放大倍数：400X
名称：齿轮渗碳层碳化物 级别：6级 金相组织：碳化物呈大块状、 有断续网状 腐蚀剂：4%硝酸酒精溶液
放大倍数：400X
名称：齿轮渗碳层碳化物 级别：7级 金相组织：碳化物呈连续
网状
腐蚀剂：4%硝酸酒精溶液 放大倍数：400X
名称：齿轮渗碳层碳化物 级别：8级 金相组织：碳化物呈粗大
网状
腐蚀剂：4%硝酸酒精溶液 放大倍数：400X
名称：齿轮渗碳层马氏体 及残余奥氏体级别 级别：1级
腐蚀剂：4%硝酸酒精溶液
放大倍数：400X
名称：齿轮渗碳层马氏体 及残余奥氏体级别 级别：2级
腐蚀剂：4%硝酸酒精溶液
放大倍数：400X
名称：齿轮渗碳层马氏体 及残余奥氏体级别 级别：3级
腐蚀剂：4%硝酸酒精溶液
酒精溶液
放大倍数：100X
名称：齿轮渗碳层测量标准
处理过程：渗碳后退火
测量方法：由表层测到心部 腐蚀剂：4%硝酸+4%苦味酸酒精溶液 放大倍数：100X
名称：齿轮渗碳层碳化物 级别：1级 金相组织：碳化物少、 呈细小粒状分布 腐蚀剂：4%硝酸酒精溶液 放大倍数：400X
名称：齿轮渗碳层碳化物 级别：2级 金相组织：碳化物呈细小 粒状分布 腐蚀剂：4%硝酸酒精溶液 放大倍数：400X
热处理原理与工艺第十四章 钢 的 渗 氮
0~12)h去应力退火。
第十四章 钢 的 渗 氮
2.渗氮前准备 （1）设备、工具、材料准备 1)检查、清理渗氮罐、加热炉及管道系统，使其达到气密性良好， 无泄漏并且畅通。 2)设备、电气、管道阀门及各种仪表工作正常。 3)停炉后首次开炉及每隔2~3炉应清理、烘干干燥箱或更新干燥剂。
的氮、氢混合气体占炉气总体积的百分比。
图14-8 氨分解率对38CrMoAlA 钢渗氮层硬度及深度的影响
第十四章 钢 的 渗 氮
表14-1 不同渗氮温度下氨分解率的合适范围
第十四章 钢 的 渗 氮
通常采用氨分解率测定计测定氨分解率，生产上常用的氨分解率 测定计如图14-9所示。
图14-9 氨分解率测定计 1—盛水器 2—进水阀 3—进气阀 4—排水、排气阀
进行的渗氮处理。
表14-3 抗蚀渗氮工艺规范
第十四章 钢 的 渗 氮
三、加速渗氮的方法 渗氮工艺时间很长，为了缩短渗氮的时间，近年来出现了许多加
速渗氮过程的方法，其中包括洁净渗氮、感应加热气体渗氮、超声 波渗氮等，目前有些已经投入生产，有些尚处于试验阶段。
第十四章 钢 的 渗 氮
四、渗氮件性能特点 (1)渗氮层硬度、耐磨性及脆性 (2)疲劳强度 (3)热硬性
第十四章 钢 的 渗 氮
图14-1 Fe-N相图
第十四章 钢 的 渗 氮
二、纯铁渗氮层组织与性能 由Fe-N相图可知，当在低于共析温度590℃进行渗氮时，首先在表
面形成α相，当α相的氮浓度达到饱和时就转变为γ′相，当γ′相的氮浓 度达到饱和后就会形成ε相。
第十四章 钢 的 渗 氮
三、碳及合金元素对渗氮层组织与性能的影响 1.碳的影响
新型渗氮钢的力学性能及渗氮特性
６４００Ｃ回火后的冲击试样断口ＳＥＭ形貌如图３所示。
三种钢断口均为韧窝，说明具有良好的韧性。回火温
度为５６０℃时，Ｄ１钢断口上的韧窝大且深，Ｄ２钢次
之，３８ＣｒＭｏＡｌ钢的相对小且浅，与冲击吸收功的结果
一致。另外，３８ＣｒＭｏＡＩ钢由于Ｃ和Ａｌ的含量较高，在
其断口上零散分布着一些大尺寸的韧窝，其韧窝处的
１试验材料和方法
试验用钢为１５０ｋｇ真空感应炉冶炼的两炉渗氮 钢和商用的３８ＣｒＭｏＡｌ钢，其化学成分见表１。其中 Ｄｌ钢为无灿低Ｃｒ钢，Ｄ２钢为低ＡＪ高Ｃｒ钢。
收稿日期： ２００７．０６—２５； 修订日期： ２００７－０９－０３
作者简介： 田 野（１９７卜），男。北京科技大学材料科学与工程学
院硕士研究生，研究方向为高强度马氏体钢氢脆敏感性。Ｅ－ｍａｉｌ：ｔｙｂｙｎ ＠ｔｏｍ．ｅｏｍｏ
中图分类号：ＴＧｌ４２．１
文献标识码：Ａ
文章编号：１００９—６２６４（２００８）０３—０１２２—０４
Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ａｎｄ ｎｉｔｒｉｄｉｎｇ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｎｏｖｅｌ ｎｉｔｒｉｄｉｎｇ ｓｔｅｅｌｓ
ＴＩＡＮ Ｙｅｌ’２， ＷＡＮＧ Ｍａｏ．ｑｉｕ２，ＬＩ Ｊｉｎ．ＸＵｌ， ＳＨＩ Ｊｉｅ２，ＨＵＩ Ｗｅｉ．ｊａｎ，ＤＯＮＧ Ｈａｎ２
我国渗氮钢的品种很少，常用的渗氮钢只有 ３８ＣｒＭｏＡｌ钢，但由于含有较高的Ｃ和Ａｌ，具有韧性 差、渗氮速率慢、渗层浅等缺点…。近年来，国内外很 多学者对渗氮钢进行研究，但大多限于对已有材料的 渗氮性能和渗氮工艺的研究㈨】。本文冶炼了一炉低 ｍ和一炉无灿的新型渗氮用钢，对它们的力学性能 及渗氮特性进行了研究，并与目前商用３８ＣｒＭｏＡｌ钢 进行了比较，以期为推动低铝无铝专用渗氮钢的开发 提供参考。
金相检验培训ppt课件3分解
n 一 检验工具 n 肉眼或放大镜 (〈20倍〉 n 二 检验内容
n 钢中疏松、气泡、缩孔、缩孔残余、裂纹以及各种非正常 断口 缺陷
n §2 酸浸试验
n 一．原理 n 利用酸液对钢材各部分浸融程度的不同，来显示出其低倍
组织及各种缺陷 n 二．显示缺陷 n 裂纹、夹杂、疏松、偏析及气孔等缺陷
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三 试样
n 1．取样 应选取能代表全体的部位，根据检验目 的，一般有以下几种取样方式： n (1) 表面取样：检验淬火裂纹，磨削裂纹等缺
陷 n (2) 两端取样：检验钢锭及钢坯 n 一个轴向 (纵割) --显示纤维流线，条带组
织等
n 二到三个横向 (横截面) --显示白点、偏析、 疏松，皮下气泡等
n 2．制样 一般要求试样表面粗糙〈Ra1.6μm
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四．执行标准 GB/T 226-1991
n 1．热酸浸试验 n 酸液配方 1：1工业盐酸水溶液 n 作业温度 60~80℃
n 2．冷酸浸试验 n 要求试样表面粗糙度达到Ra0.80μm。
n 酸液配方见表3-2。 n 由于反差对比度比热触效果茶，故评定时要比 热触法低1级。 n 3．仲裁检验时，以热触法为准
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n 四、压力容器专用钢板和锻件
n 1．钢板 n (1) 执行标准 GB/T 6654-1996 n (2)代表性钢号 n 16MnR 350 Mpa等级用钢，供货状况
为正火或控制，属铁素体珠光体型钢 n 18MnMoNbR 500 Mpa等级用钢，供
货状况为正火加回火，属马氏体型调制钢
n 3．对C曲线的影响 n (1) 使C曲线右移的元素有Ni、Mn、Cr、Mo等
钢的渗氮--及热处理不良分析
钢的渗氮---(强化渗氮;抗蚀渗氮)使氮原子渗入钢的表面,形成富氮硬化层的一种化学热处理工艺。
与渗碳相比，渗氮处理后零件具有:高的硬度和耐磨性,高的疲劳强度,较高的抗咬合性,较高的抗蚀性,渗氮过程在钢的相变温度以下(450-600C)进行,因而变形小,体积稍有胀大。
缺点是周期长(一般气体渗氮土艺的渗氮时间长达数十到100h)、成本高、渗层薄(一般为0.5mm左右)而脆,不能承受太大问接触应力和冲击载荷。
渗氮用钢---从理论上讲,所有的钢铁材料都能渗氮。
但我们只将那些适用可渗氮处理并能获得满意效果的钢才称为渗氮用钢。
凡含有Cr、Mo、V、Ti、Al等元素的低、中碳合金结构钢、工具钢、不锈钢(不锈钢渗氮前需去除工件表面的钝化膜,对不锈钢、耐热钢可直接用离子氮化方法处理)、球墨铸铁等均可进行渗氮d 渗氮后零件虽然具有高硬度、高耐磨性和高的疲劳强度,但只是表面很薄的一层(铬钼铝钢于500--540C经35--65h渗氮层深只达0.3--0.65mm) 。
必须有强而韧的心部组织作为渗氮层的坚实基底,才能发挥渗氮的最大作用。
总的来看,大部分渗氮零件是在有摩擦和复杂的动载荷条件下工作的,不论表面和心部的性能都要求很高。
如果用碳钢进行渗氮,形成Fe 4N和Fe 2N较不稳定。
温度稍高,就容易聚集粗化,表面不可能得到更高的硬度,并且其心部也不能具有更高的强度和韧性为了在表面得到高硬度和高耐磨性,同时获得强而韧的心部组织,必须向钢中加入一方面能与氮形成稳定氮化物,另外还能强化心部的合金元素。
如Al、Ti、V、W、Mo、Cr等,均能和氮形成稳定的化合物。
其中Cr、W、Mo、V还可以改善钢的组织,提高钢的强度和韧性。
目前专门用于渗氮的钢种是38CrMoAlA,其中铝与氮有极大的亲和力,是形成氮化物提高渗氮层强度的主要合金元素。
AlN很稳定,到约1000C的温度在钢中不发生溶解。
由于铝的作用使钢具有良好的渗氮性能,此钢经过渗氮表面硬度高达1100--1200HV(相当67--72HRC)。
钢铁零件渗氮层深度测定和金相组织检验
钢铁零件渗氮层深度测定和金相组织检验下载温馨提示：该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。
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冷作模具钢金相组织赏析
1000X
处理工艺
淬火+回火
浸蚀剂
三酸乙醇溶液
组织说明
细针状马氏体+块状及小颗粒状碳化物+残留奥氏体。
材料
Cr12
放大倍数
500X
处理工艺
淬火+回火
浸蚀剂
三酸乙醇溶液
组织说明
细针状马氏体+块状及小颗粒状碳化物+残留奥氏体。碳化物呈带状堆积，裂纹沿碳化物带伸展。
材料
Cr12
放大倍数
500X
处理工艺
处理工艺
淬火+回火
浸蚀剂
苦味酸盐酸酒精溶液
组织说明
仍保留马氏体位向的回火索氏体+细小颗粒状及微量小块状碳化物。
材料
H13钢（美国）
放大倍数
1000X
处理工艺
淬火+回火
浸蚀剂
苦味酸盐酸酒精溶液
组织说明
仍保留马氏体位向的回火索氏体+细小颗粒状及少量块状碳化物。
材料
H13钢（美国）
放大倍数
1000X
处理工艺
材料
Cr12MoV
放大倍数
500X
处理工艺
淬火+回火
浸蚀剂
三酸乙醇溶液
组织说明
回火马氏体+残留奥氏体+块状及颗粒状碳化物。块状共晶碳化物呈断续网状堆积分布。
材料
H13钢（美国）
放大倍数
100X
处理工艺
锻造
浸蚀剂
苦味酸盐酸酒精溶液
组织说明
由于锻造及均匀化退火工艺不当，材料存在严重的枝晶偏析，蓝色区域为高碳高合金区域，黄色区域为低碳低合金区域。基体组织为细小点状、粒状珠光体。
钢件渗氮层深度测定和金相组织检验-最新国标
钢件渗氮层深度测定和金相组织检验1 范围本文件规定了钢制零件渗氮及氮碳共渗渗层深度的测定方法和渗氮金相组织的检验方法及技术要求。
本文件适用于气体渗氮、离子渗氮、氮碳共渗处理后的渗氮硬化层深度和化合物层厚度的测定，以及渗氮层脆性、疏松、脉状氮化物和渗氮前组织的检验与评定。
2 规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。
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GB/T 4340.1 金属材料维氏硬度试验第1部分：试验方法GB/T 4340.2 金属材料维氏硬度试验第2部分：硬度计的检验与校准GB/T 7232 金属热处理术语GB/T 18449.1 金属材料努氏硬度试验第1部分：试验方法GB/T 18449.2 金属材料努氏硬度试验第2部分：硬度计的检验与校准3 术语和定义GB/T 7232界定的以及下列术语和定义适用于本文件。
渗氮硬化层深度nitriding hardness depth (NHD)从渗氮层表面至比心部高出50 HV硬度界限处的垂直距离。
注：心部硬度是3个以上测量值的算术平均值，按四舍五入取10 HV的整数。
化合物层厚度compound layer thickness (CLT)化学热处理时渗入元素与基体中金属元素形成的表面化合物层厚度。
原始组织prior metallographic structure; original structure钢件在渗氮处理前的显微组织。
渗氮层脆性brittleness of nitrided layer在一定的试验力作用下，渗氮件表面维氏硬度压痕边角碎裂的程度。
渗氮层疏松porosity of nitrided layer渗氮件表面化合物内微孔的密集程度。
脉状氮化物nervation and wave like nitride渗氮件扩散层中与表面平行走向的脉浪状氮化物。
模具钢渗氮层金相分析
造成硬度偏低的原因通常有： 设备方面：如系统漏气造成氧化。 材料方面：如材料选择不合理。 前期热处理：如基体硬度太低，表面脱碳严重等。 工件预处理不彻底：如进炉前的清洁方式及清洁度。 工艺方面：如渗氮温度过高或过低，时间短或氮浓度不足等等。
6）外观颜色有差别 不同材质的零件经渗氮处理后表面颜色是略有区别的，零件出炉后首先用肉 眼检查外观质量，钢件经渗氮处理后表面通常呈银灰（蓝黑色）色或暗灰色 （蓝黑色），钛及钛合金件表面应呈金黄色。
模具钢渗氮工艺基础知识
模具钢渗氮层的金相分析
3、气体渗氮工艺
工艺路线：锻造→正（退）火→粗加工→调质→精加工→去应力退火→粗磨 →氮化（→精磨）。 气体渗氮分为三种：等温渗氮（一段氮化）、二段氮化、三段氮化。
1）等温氮化：
前20h是表面形成氮化物阶段,采用低 氨分解率使表面迅速吸收大量氮原子并使 表面形成弥散度大的氮化物提高表面硬度。 第二阶段是表层氮原子向内扩散,增 加渗层厚度.为了降低氮化层脆性,在氮化 结束前2h进行退氮处理,使氮继续向内层扩 散,以降低表面的氮浓度。 等温氮化操作简单、变形小，但氮化 时间长，生产效率低，且氮化后表面往往 有“白亮层”产出，有时还有疏松层。
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第一部分 模具钢渗氮工艺基础知识
第二部分 模具钢渗氮层的金相分析 CONTANTS
第一部分
渗氮工艺基础知识
模具钢渗氮工艺基础知识
模具钢渗氮层的金相分析
1、定义
渗氮：是在一定温度下一定介质中使氮原子渗入工件表层的化学热处理工 艺。常见的渗氮方式有：液体渗氮、离子渗氮、气体渗氮。 气体渗氮：是把工件放入密封容器中，通以流动的氨气并加热，保温较长 时间后，氨气热分解产生活性氮原子，不断吸附到工件表面，并扩散渗入 工件表层内，从而改变表层的化学成分和组织，获得优良的表面性能。
1、金相检测常用国家标准_ppt
金相检测常用国家标准
YB/T 153-1999(2006年确认) 优质碳素结 构钢和合金结构钢连铸方坯低倍组织缺 陷评级图，规定了优质碳素 结构钢和合 金结构钢连铸方坯及圆坯的低倍组织缺 陷形貌特征、产生的原因和评级原则及 评级图片。 • GB/T 4236-1984 钢的硫印检验方法
金相检测常用标准
金相检测常用国家标准
• GB/T 8263-1999抗磨白口铸铁（将由GB/T 8263-XXXX 替代，于2009年9月在北京修订，已 改2010） • HG 3118-1998冷硬铸铁滚筒检验方法 • GB/T17445-2009 铸造磨球 现行 • GB/T 13925-92 铸造高锰钢金相（将由GB/T 13925-XXXX 奥氏体锰钢金相替代，于2009年9 月在北京修订，已改2010） • GB/T 5680-1998奥氏体锰钢铸件，于2009年9月 在北京修订，已改2010
• GB/T 10561-2005; 钢中非金属夹杂物含量 的测定标准评级图显微检验法 • GB/T 14979-1994 钢的共晶碳化物不均匀 度评定法 • GB/T 13298-2015 金属显微组织检验方法 • GB/T 13299-1991钢的显微组织评定法
金相检测常用标准
• GB/T 224-2008 钢的脱碳层深度测定法 • GB/T 6394-2002 金属平均晶粒度测定法 • YB/T 4290-2012 金相检测面上最大晶粒尺 寸级别（ALA晶粒度）测定方法 • GB/T 4335-2013 低碳钢冷轧薄板铁素体晶 粒度测定法 • GB/T 14979-1994 钢的共晶碳化物不均匀 度评定法
金相检测常用国家标准
YB/T 4002-1991(2005) 连铸钢方坯低倍 组织缺陷评级图，规定了连铸方坯低 倍组织和缺陷形貌的特征、产生原因 和评级原则。 YB/T 4003-1997(2006年确认) 连铸钢板 坯低倍组织缺陷评级图，规定了连铸 钢板坯低倍组织缺陷酸蚀和硫印检验 法的试样以及缺陷的形貌特征、产生 原因和评级原则及图片。
钢的渗氮技术及检验
➢ 氮化物的稳定性按下列次序降低，即Ti、Al、V、Nb、 W、Mo、Cr、Mn、Fe的氮化物。
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6
氮化方法
• 氮化工艺方法
– 硬氮化：学名‘渗氮’，也有人称为常规氮化。渗入钢表 面的是单一的‘氮’元素，在方法上有气体法和离子法等。
精选2021版课件
11
液体氮化
• 液含物，体Fe液软2N体氮ξ相软化氮氮主化化要物的不，方同ξ法是相是在化将氮合被化物处层硬理里脆工之在件有氮F，化e先处3N除理ε相锈上，，是F脱不e4脂良N，r于相预韧存热性在后的而再氮不置化 于氮化坩埚内，坩埚内是以TF – 1为主盐剂，被加温到560～600℃处 理数分至数小时，依工件所受外力负荷大小，而决定氮化层深度，在 处理中，必须在坩埚底部通入一支空气管以一定量之空气氮化盐剂分 解为CN或CNO，渗透扩散至工作表面，使工件表面最外层化合物8～ 9%wt的N及少量的C及扩散层，氮原子扩散入α – Fe基地中使钢件更 具耐疲劳性，氮化期间由于CNO之分解消耗，所以不断要在6～8小 时处理中化验盐剂成份，以便调整空气量或加入新的盐剂。
• 气 化之体钢氮种化，因分如含解有NHA3l进，行Cr渗，氮Mo效等率氮低化，元故素一，般否均则固氮定化选几用无适法用进于行氮， 一般使用强韧化处理又称调质，因Al，Cr，Mo等皆为提高变态点温 度之元素，故淬火温度高，回火温度亦较普通之构造用合金钢高， 此乃在氮化温度长时间加热之间，发生回火脆性，故预先施以调质 强 研磨韧，化而处且理时。间NH长3气不体经氮济化，，用因于为塑时胶间射长出表形面机粗的糙送，料硬管而及较螺脆旋不杆易的 氮化。
➢ γ′相是有序面心立点阵的间隙相，存在于680℃以 下。γ′相有较高的硬度（HV550）和韧性。
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注：其中2点以上处于相同级 别时，才能定级，否则 ，需重 复测定1次。
模具钢渗氮工艺基础知识
5、显微硬度
①选取一个粗糙度较小的渗氮面，将 维氏硬度计设置力值为0.5kgf，保荷 时间为15s； ②每个试样打取三个硬度值，并做好 记录。
模具钢渗氮层的金相分析
模具钢渗氮工艺基础知识
模具钢渗氮层的金相分析
模具钢渗氮层的金相分析 38CrMoAl二段氮化工艺
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模具钢渗氮工艺基础知识
3）三段氮化：
三段氮化基于二段氮化，特点是提高第二 阶段的温度来进一步缩短氮化速度，达到 一定的氮化深度后再将温度降至相当于第 一阶段的温度或稍高的温度继续氮化，使 表层氮达到最佳浓度，而不致使表面硬度 过低。 缺点：工艺过程不太容易控制，尤其是在 硬度和变形量方面容易出现超差，所以在 生产应用上收到一定的限制。
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2、渗氮层氮化物检验
将拍完渗氮层深度的样品放大至500×观察 其扩散层氮化物，参照渗氮层氮化物级别 图进行评定 。
模具钢渗氮层的金相分析
模具钢渗氮工艺基础知识
模具钢渗氮层的金相分析
3、白亮层检测
（是指渗氮工件表层的ξ相、ε相和γ’相或其中的一相或两相所组成的化合物层，故又称 为化合物层或化合层。因其不易为普通腐蚀剂所着色，在显微镜下呈白亮状态而得名。其 可以提高零件的抗蚀性，但具有一定的脆性，容易造成表面剥落。）
①将上一步样品放大至1000×， 上下白亮层各拍取一张照片； ②通过测量软件，每张照片各测 取三个白亮层厚度。
注：我们做模具钢渗氮层分析，不 一定有白亮层存在，如没有实验过 程中可省略这一步。
模具钢渗氮工艺基础知识
模具钢渗氮层的金相分析
4、脆性等级
①将完成上述三步的样品去掉镶样层，清洗 渗氮面； ②选取一个氮化面，在维氏硬度计上用 10kgf，保荷时间为10s，随机打三个硬度 点； ③到显微镜下放大100×观察此三个硬度点， 拍取三张照片并对照标准进行判级。
模具钢渗氮层金相分析
第一部分 模具钢渗氮工艺基础知识
第二部分 模具钢渗氮层的金相分析 CONTANTS
第一部分
渗氮工艺基础知识
模具钢渗氮工艺基础知识
模具钢渗氮层的金相分析
1、定义
渗氮：是在一定温度下一定介质中使氮原子渗入工件表层的化学热处理工 艺。常见的渗氮方式有：液体渗氮、离子渗氮、气体渗氮。
模具钢渗氮工艺基础知识
模具钢渗氮层的金相分析
1、渗氮层深度及渗氮层不均匀性(从表面至与基体组织有明显分界为
止的距离为渗氮层深度）。
1）硬度法
采用维氏硬度 ，试验力规定 2.94N(O.3kgf) ， 从 试样表面测至比基体维氏硬度值高50H V 处的垂 直距离为渗氮层深度。
2）金相法
① 镶样保护上下两渗氮面，即渗氮检测面截 面为金相观察检测面； ②预磨抛光并用4%硝酸酒精浅侵蚀（观察表面变色即可，如不清晰可重复侵蚀）； ③置于显微镜上，用100×或者200×观察，上下渗氮层各拍取一张照片； ④使用测量软件，每张照片测五个深度，需包括照片中的最大最小深度。
模具钢渗氮层的金相分析
38CrMoAl三段氮化工艺
三种氮化工艺所得渗氮层比较：
表面硬度：等温氮化>二段氮化>三段氮化 渗氮层深度：三段氮化>二段氮化>等温氮化
大家学习辛苦了，还是要坚持
继续保持安静
模具钢渗氮工艺基础知识
模具钢渗氮层的金相分析
RN2-25-6氮化炉
第二部分
渗氮层的金相分析
GB/T 11354-2005 钢铁零件渗氮层深度测定和金相组织检验
图中有两个共析反应：γ→α+Fe4N（ γ’）； ε→γ+γ’
模具钢渗氮工艺基础知识
模具钢渗氮层的金相分析
3、气体渗氮工艺
工艺路线：锻造→正（退）火→粗加工→调质→精加工→去应力退火→粗磨 →氮化（→精磨）。
气体渗氮分为三种：等温渗氮（一段氮化）、二段氮化、三段氮化。
1）等温氮化：
前20h是表面形成氮化物阶段,采用低 氨分解率使表面迅速吸收大量氮原子并使 表面形成弥散度大的氮化物提高表面硬度。
第二阶段是表层氮原子向内扩散,增 加渗层厚度.为了降低氮化层脆性,在氮化 结束前2h进行退氮处理,使氮继续向内层扩 散,以降低表面的氮浓度。
等温氮化操作简单、变形小，但氮化 时间长，生产效率低，且氮化后表面往往 有“白亮层”产出，有时还有疏松层。
38CrMoAl等温氮化工艺
模具钢渗氮工艺基础知识
2）二段氮化：
模具钢渗氮工艺基础知识
模具钢渗氮层的金相分析
铁和氮在不同的条件下可以形成五个相， 如右图：
① α相。氮在α-Fe中的间隙固溶体。 ②γ相。氮在γ-Fe中的间隙固溶体即含氮奥 氏体。 ③γ’相。成分可变的间隙相。于680℃以上 将发生分解，并溶于ε相中。 ④ ε相。一种成分可变的氮化物，它是以氮 化物Fe（2~3）N为基的固溶体。 ⑤ζ相。是以Fe2N化合物为基的间隙固溶体。 性脆，在500℃以上转变为ε相。
第一阶段使工件表面形成弥散度高的氮化 物。 第二阶段加速氮在钢中的扩散，增加氮化 层深度，在第二阶段稍提高温度，氮化物 不会显著聚集长大，因此硬度下降不多， 而且可使氮化层的硬度分布趋于平缓。
优点：可在保证较高硬度的前提下缩短氮 化时间，硬度梯度平缓，且可以减薄表面 的白亮脆性化合物，因此在生产上广泛用 于要求渗氮层较深的零件，如磨床主轴。
气体渗氮：是把工件放入密封容器中，通以流动的氨气并加热，保温较长 时间后，氨气热分解产生活性氮原子，不断吸附到工件表面，并扩散渗入 工件表层内，从而改变表层的化学成分和组织，获得优良的表面性能。
2、原理
渗入钢中的氮由表及里与铁形成不同含氮量的氮化铁，同时与钢中的其 它合金元素结合形成各类氮化物。这些氮化物具有很高的硬度、热稳定 性和很高的弥散度，因而可使渗氮后的钢件得到高的表面硬度、耐磨性、 耐腐蚀能力等。
5、检测中常见问题分析
1）渗氮层不均匀
主要原因有： 装炉方式不合理；气压调节不当；渗氮处理期间温度不均匀； 炉内 气流不合理。
2）出现脉状或网状氮化物 其形成机理尚无定论，一般认为与合金元素在晶界偏聚及氮原子的扩散有关。因 此，控制合金元素偏聚的措施均有利于减轻脉状氮化物的形成。工艺参数方面， 渗氮温度越高，保温时间越长，越易促进脉状组织的形成，如工件的棱角处，因 渗氮温度相对较高，脉状组织比其它部位严重得多。