渗氮(氮化)后的硬度及厚度检测方法 发布时间：11-08-03 来源： 点击量：1528 字段选择：大 中 小一、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。下面北京时代山峰科技有限公司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：0.35DN300HV0.3 ，表示渗氮 层厚度为0.35mm，界限硬度值为300H V，检测力为0.3KG) 。 f、一般零件推荐的最小有效渗氮层深度(DN)及上偏差表 单位/mm 有效渗氮层深度D N 上偏差 有效渗氮层深度D N 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、总 渗氮层深度是指氮渗入的总深度，一般是指从表面测量到与基体硬度或组织有明显差 别处的垂直距离，单位为mm，包括化合物层和全部扩散层。当零件以化合 物层厚度替代DN要求时， 应特别说明。厚度要求随零件服役条件不同而 变 4、化合物层厚度化合物层主要是Fe3N 及少量Fe4N 和Fe3C 相所组成，化合物层硬度较高，提 高了零件耐磨性和抗蚀性能。 一般零件推荐的化合物层厚度及公差表(单位/mm) 化合物层厚度 上偏差 化合物层厚度 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、渗氮层脆性检验 a、渗氮层脆性级别按维氏硬度压痕边缘碎裂程度分为5级级别 渗氮层脆性级别说明 1 压痕边角完整无缺 2 压痕一边或一角碎裂 3 压痕二边或二角碎裂 4 压痕三边或三角碎裂 5 压痕四边或四角碎裂 b、渗氮层脆性检验一般采用 维氏硬度计， 试验力10公斤，试验力的加载必 须缓慢(在5-9S内完成)，试验力加载完成后必须停留5- 10S，然后卸载试验力，特殊情况也可采用5KG 或者30KG试验力。 c、 维氏硬度压痕在显微放大100倍下进行检查，每件至少测3点，其中两点 以上处于相同级别时，才能定级。否 则需重新检验。 d、渗氮层脆性应在零件工作部位或随炉试样的表面上检测，一般零件为1- 3级为合格，重要零件1- 2级为合格，对于渗氮后留有磨痕的零件，也可在磨去加工余量后的表面上 进行测定 e、 经气体渗氮后的零件，必须进行检验。二、钢铁件渗碳/ 碳氮共渗淬火硬化层深度( 厚度)检测： 淬硬层深度(渗碳淬火硬化层)：从零件表面到维氏硬度值为550HV1处的垂 直距离。 适用范围： 本检测方法适用于渗碳和碳氮共渗硬化层；并经热处理后，距离表面3倍于 淬火硬化层深度处，硬度值小于450HV 的零件。 对于距离表面3倍于淬火硬 化层深度处硬度值高于450HV 的钢件，本 测定方式也适用，前提条件是 选 择硬度值大于550HV(以25HV 为一级)的某一特定值作为界限硬度。 表示方法： 淬硬层深度用CHD表示，单位为mm。如CHD=0.5mm 。 测定维氏硬度值采用试验力为9.807N(1kgf)。特殊情况可选用4.903N- 9.807N，即硬度界限 值 可使用550HV1 以外的其他值。 深度测定： 1、试样 的制作：一般在最终热处理后的工件上垂直取样，并进行必要的研 磨抛光(请参考金相试样的制作)。在 样件的横截面上进行测定。特殊情况可 采用随炉试样。 2、测 定方法：在宽度(W)为1.5mm范围内(即测试区域的宽度)，在与零件表面垂直的一条或多条平行线上测定维氏硬度(一般采用两条)。每两相邻压 痕中心的距离(S) 应不小于压痕对角线的2.5倍，按直线方式进行逐点打压 测试。逐次相邻压痕中心至零件表面的距离差值(即a2- a1)，不 应该超过0.1mm 。 测量压痕中心至零件表面的距离精度应在0.25um 的范围内，而每个硬度压痕对角线的测量精度应在0.5um以内。试验力一 般采用HV0.1-HV1获得维氏硬度压痕，并采用400X以上放大倍数。 3、深度确定：根据测试的两条(或多条)压痕走线，确定每条压痕走线硬度值 为550HV处至零件表面的距离，如果两条 线数值的差小于或等于0.1mm， 则取它们的平均值做为淬硬层的深度。如果差值大于0.1mm，则应重新试 验。 淬硬层深度的校核： 在深度大概确定的情况下，可采用内插法校核(在淬硬层深度基准硬度附近 的过渡区，硬度梯度近似直线变化)。在零件的垂直截面上，距零件表面d1 和d2的位置各打5点(建议平行工件表面取点成线)，而且d1和d2分别小于和 大于确定的淬硬层深度(即以确定的硬化层深度为基线，d1靠近零件表面淬 硬层方向，d2靠近零件基体方向)(d2-d1) 的值 不应超过0.3mm。 硬化层深度 CHD=d1+ (d2-d1)X(H1-H3)/(H1-H2) d1：小于硬化层深度(单位mm) d2：大于硬化层深度(单位mm) H3：规定的硬度值 H1:d1处的平均硬度值 H2：d2处的平均硬度值 备注：使用内插法时，最好检查紧靠表层下面区域的硬度，如果次表面的残 留奥氏体过多， 这一区域的硬度可能低于550HV的极限硬度值。 三、钢铁零件表面淬火后的硬度及淬火厚度(深度)检测方法： 有效硬化层深度(DS)：是指从零件表面到维氏硬度等于极限硬度那一层之 间的距离。 极限硬度(HVHL)：是指零件表面所要求的最低硬度(HVMS)乘以系数，通 常HV1试验力系数可以选用0.8，也可以 选用0.9或者更高(如零件表面硬度3 20HV，那么极限硬度=320X0.8=256HV) 。 1、试验 力的选择通常选用显微维氏硬度计，试验力通常选用HV1(9.807N), 也可选用4.9N-49N范围内。 2、 检测 a、检测应 在规定试样表面的一个或者多个区域内进行，并在图纸上注明。 b、 检测试样的制备：应在垂直淬硬面切取试样，切断面作为检测面。 检测面应做好磨抛处理，使 其达到光洁如镜。在切割、磨抛过程中要注意避免工件过热、变形、出现倒 角等。详见技术文章栏目内的金相试样制备流程，这里不做过多阐述。 c、 硬度检测：硬度压痕应当打在垂直于表面的一条或多条平行线上，而且宽度为1.5mm 区域内，最靠近表面的压痕中心与表面的距离为0.15mm，从表面到各逐次 压痕中心的距离应每次增加0.1mm。当表面硬化层深度大时，各压痕中心 的距离可以大一些，但在接近极限硬度区域附近，仍应保持压痕中心之间 的距离为0.1mm。 d、测 量结果：用垂直表面横截面上的硬度变化曲线来确定有效硬化层深度。由绘制的硬 度变化曲线，确定从零件表面到硬度值等于极限硬度的距离， 这个距离就 是感应淬火或火焰淬火后有效硬化层深度。 备注：一个区域内有多条硬度变化曲线时，应取各曲线测得的硬化层深度平均值 ，作为有效硬化层深度。有效硬化层深度用字母DS 表示，深度单位为mm， 例如硬化层深度0.5mm可以写成DS0.5