隨著工業的發展,滲氮處理被更多的應用到各行各業,對滲氮處理的檢測要求也日益提高。下面簡單闡述鋼鐵零件滲氮處理后的硬度及厚度檢測。
滲氮(氣體滲氮、離子滲氮、碳氮共滲、輝光離子氮化)零件的主要技術要求是有效滲氮層深度,表面硬度和局部硬度。某些零件還有滲氮層脆性等級評定要求,完成以上要求,都需顯微維氏硬度檢測進行測定。
滲氮層從金相組織劃分,包括從最外層化合物層(白亮層)到擴散層與基體組織明顯分界處為止的深度。顯微維氏硬度檢測,依據從工件表面測至與基體有明顯界定硬度值處的垂直距離。
滲氮層深度以字母DN表示。
滲氮層深度硬度檢測方法:
1、試樣的準備
a、試樣應從滲氮零件上切取,如工件不能破壞,也可用與零件相同材料和相同處理工藝的小試樣切取后檢測。
b、試樣切取時要注意,應垂直滲氮層表面取樣(詳見金相試樣取樣方法),取樣后進行必要的磨拋處理,在磨拋過程中應注意冷卻,不能使工件過熱,邊緣不要出現倒角等。
c、檢查滲氮層脆性的試樣,表面粗糙度要求>Ra0.25-0.63um,但不允許把表面化合物層磨掉。
2、檢測
a、根據國標規定,一般選用顯微硬度計,檢測力通常選用0.3--1KG,從試樣表面測至比基體維氏硬度值高50HV處的垂直距離為滲氮層厚度。(通常采用梯式硬度測法,即從試樣表面開始,每間隔一定距離打一點)
b、基體硬度的取點與測定,一般在3倍左右滲氮層深度的距離處測得的硬度值(至少取3點,平均值)做為基體硬度值。
c、對于滲氮層硬度變化很平緩的鋼種,(如碳鋼、低碳合金鋼制件),其滲氮層深度可以從試樣表面沿垂直方向測至比基體維氏硬度高30HV處。
d、當滲氮層深度有的特別淺,有的則較深時,檢測力可以在0.2KG范圍內選擇(并注明,如HV0.2)
e、結果的表示,滲氮層深度用字母DN表示,深度以毫米計,取小數點后兩位。(如:0.35DN300HV0.3,表示滲氮層厚度為0.35mm,界限硬度值為300HV,檢測力為0.3KG)。
f、一般零件推薦的最小有效滲氮層深度(DN)及上偏差表
單位/mm
有效滲氮層深度DN | 上偏差 | 有效滲氮層深度DN | 上偏差 |
0.05 | 0.02 | 0.35 | 0.15 |
0.1 | 0.05 | 0.4 | 0.2 |
0.15 | 0.05 | 0.5 | 0.25 |
0.2 | 0.1 | 0.6 | 0.3 |
0.25 | 0.1 | 0.65 | 0.3 |
0.3 | 0.1 | 0.75 | 0.3 |
3、總滲氮層深度
是指氮滲入的總深度,一般是指從表面測量到與基體硬度或組織有明顯差別處的垂直距離,單位為mm,包括化合物層和全部擴散層。當零件以化合物層厚度替代DN要求時,應特別說明。厚度要求隨零件服役條件不同而變
4、化合物層厚度
化合物層主要是Fe3N及少量Fe4N和Fe3C相所組成,化合物層硬度較高,提高了零件耐磨性和抗蝕性能。
一般零件推薦的化合物層厚度及公差表(單位/mm)
化合物層厚度 | 上偏差 | 化合物層厚度 | 上偏差 |
0.005 | 0.003 | 0.012 | 0.006 |
0.008 | 0.004 | 0.015 | 0.008 |
0.010 | 0.005 | 0.024 | 0.012 |
5、滲氮層脆性檢驗
a、滲氮層脆性級別按維氏硬度壓痕邊緣碎裂程度分為5級
級別 | 滲氮層脆性級別說明 |
1 | 壓痕邊角完整無缺 |
2 | 壓痕一邊或一角碎裂 |
3 | 壓痕二邊或二角碎裂 |
4 | 壓痕三邊或三角碎裂 |
5 | 壓痕四邊或四角碎裂 |
b、滲氮層脆性檢驗一般采用維氏硬度計,試驗力10公斤,試驗力的加載必須緩慢(在5-9S內完成),試驗力加載完成后必須停留5-10S,然后卸載試驗力,特殊情況也可采用5KG或者30KG試驗力。
c、維氏硬度壓痕在顯微放大100倍下進行檢查,每件至少測3點,其中兩點以上處于相同級別時,才能定級。否則需重新檢驗。
d、滲氮層脆性應在零件工作部位或隨爐試樣的表面上檢測,一般零件為1-3級為合格,重要零件1-2級為合格,對于滲氮后留有磨痕的零件,也可在磨去加工余量后的表面上進行測定
e、經氣體滲氮后的零件,必須進行檢驗。
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