实验5 中碳钢马氏体等级的测定

实验五中碳钢马氏体等级的测定

一、实验目的

1、了解钢中脱碳层的来源与危害，并掌握钢的脱碳层深度的检验方法。

2、学习利用GB/T224-2008《钢的脱碳层深度测定法》对材料进行脱碳层深度的检验。

二、基本原理

脱碳是指钢在加热时表面碳含量降低的现象。脱碳的实质就是钢中碳在高温下与氧和氢等发生作用生成一氧化碳和甲烷，其化学反应如下：

2Fe3C+O2→6Fe+2CO；Fe3C+2H2→3Fe+CH4

Fe3C+H2O→3Fe+CO+H2；Fe3C+CO2→3Fe+2CO

这些反应是可逆的，氧、氢、二氧化碳、水使钢脱碳，一氧化碳和甲烷可以使钢增碳。一般情况下，钢的氧化脱碳同时进行，当钢表面氧化速度小于碳从内层向外层扩散速度时发生脱碳，反之，当氧化速度大于碳从内层向外层扩散的速度时发生氧化。因此氧化作用相对较弱的氧化气氛中容易产生较深的脱碳层。

脱碳层由于被氧化，碳含量降低，金相组织中碳化物较少。脱碳层包括全脱碳和部分脱碳两部分，全脱碳层显微组织特征为全部铁素体，部分脱碳层是指全脱碳层的内边界至钢含碳量正常的组织处。全脱碳层和部分脱碳层如图1、图2示。

总脱碳层=全脱碳层+部分脱碳层：从零件表面到碳含量等于基体碳含量的那一点的距离（渗碳轴承钢制的零件除外）

图1 图2 图3

金相法测定脱碳层时，具有退火或者正火（铁素体+珠光体）组织的钢种一般来说，脱碳层取决于珠光体的减少量，硬化组织或淬回火后的回火马氏体组织由晶界铁素体的为化来判定完全脱碳层，球化退火组织可由表面碳化物明显减少区或出现片状珠光体的区说确定部分脱碳层区。

一般来说，观察到的组织差别，在亚共析钢中是以铁素体与其他组织组成物相对量的变化来区别的，在过检析钢中，是以碳化物含量相对基体变化来区分的，对于硬化组织或淬回火组织，当碳含量变化引起组织显著变化时，就可用这个方法进行测量，借助于测微目镜，或利用金相分析系需要系统观察和定量测量从表面到其组织和基体组织已无区别的那一点距离。

放大倍数取决于脱碳层深度。如果需方没有特殊规定，由检测者选择。建议使用能观测到的整个脱碳层的最大倍数，通常采用放大倍数为100倍。

当过渡层与基体较为难分辨时，可用更高放大倍数进行观察，确定界限，先在低放大倍数下进行初步观测，保证四周脱碳变化在进一步检测时都可发现，查明最深均匀脱碳区。

脱碳层最深的点由试样表面的初步检测确定，不受表面缺陷和角效应的影响，对每一试样，在最深的均匀脱碳区的一个显微镜视场内，应随机进行几次测量（最少五次），以这些测量值的平均值作为总脱碳层深度，轴承钢、工具钢及弹簧钢测量最深处的总脱碳层深度。星空极速他品标准或技术协议中没有特殊规定，在测量时试样中脱碳极深的那引起点要排除掉（但是在试验记录中要注明缺陷）。

三、实验设备及材料

金相显微镜；试验试样；金相制样设备；抛光机；镶嵌机；酒精；吹风机；硝酸-酒精溶液

四、实验内容及步骤

1. 每人一个试样，经粗磨、细磨及抛光后，得到一个光洁平整的平面，不允许有倒角出现。

2. 将磨平的试样用水洗净，然后用酒精将水冲掉，用硝酸-酒精溶液腐蚀后拿到显微镜下100倍进行观察并测试脱碳层深度。

3. 在显微镜下观察并拍照，利用测试软件测试脱碳层深度

五、实验报告要求

1. 扼要脱碳层产生的原理。

2. 简述实验的目的、过程、技术要点。

3. 拍摄金相照片，粘于实验报告上，标明组织是什么，并给出脱碳层深度数据。

六、实验注意事项

1. 试样磨制时，不要出现划痕、倒角现象；

图 60Si2MnA 钢脱碳层组织(500

2. 试样进行脱碳层深度测试时，最好在100倍下进行。如果看得不清楚，也可以放大或缩小进行，

一定要让脱碳层在视场范围内。