渗碳件质量检查

对《汽车渗碳齿轮金相检验》标准中“马氏体级别”的探讨董秦铮(爱协林工业炉工程(北京)有限公司,北京 100086)摘要:通过生产中的试验例证和检验结果,针对《汽车渗碳齿轮金相检验》标准中“马氏体级别”的概念和评级方法进行了分析和讨论。

认为不宜将“马氏体级别”作为一项独立的质量指标。

关键词:马氏体级别;残留奥氏体;奥氏体晶粒度QC/T262—1999《汽车渗碳齿轮金相检验》是我国汽车行业中长期使用的一项覆盖面较广、影响较大的标准。

在该标准中,“马氏体级别”被作为一项重要的、不可缺少的质量指标。

标准中规定:马氏体等级按其针体大小确定,共分8个级别,评定马氏体级别和评定残留奥氏体级别一样,共同使用一套残留奥氏体、马氏体级别的标准图片(400倍,8张),所评定的结果均在1～5级内为合格。

但是,汽车零部件生产者对“马氏体级别”这一概念一直是有争议的。

争议的焦点集中在马氏体级别的实质概念,马氏体级别超差或合格的依据以及它对产品性能和质量的影响。

在实际生产中,除渗碳淬火工艺外,影响马氏体级别的还有哪些主要因素,如何防止马氏体级别超差,试样的马氏体级别超差后,如何处理等,也常常使人们感到困惑。

本文通过一些试验例证和检验结果,对这些问题进行分析和讨论,并对该标准中将马氏体级别作为一项独立的质量指标的必要性提出质疑。

1渗碳试块和工件的金相检验实例1.1试验工艺表1列举了实际生产中经不同炉次渗碳的试块和工件的金相检验结果。

工件和试块的材料均为20CrMnTi钢。

试验过程如下:①工件与试块同炉,930℃×(6～8)h渗碳,降温至840℃淬油,180℃×2.5h回火。

用金相显微镜按标准图片分别对试块的残留奥氏体和马氏体评级并检查表层奥氏体晶粒度。

将样品浸入80℃的苦味酸+少量洗涤剂混合液,于80℃浸泡腐蚀。

按YB/T5148-1993《金属平均晶粒度测定方法》评定表层奥氏体晶粒度。

②上述试验完成后,对同一试块进行冷处理(干冰+酒精,-40℃～-60℃×0.5h)。

渗碳炉操作规程
1、检查提升炉盖机构动作、控制仪表是否正常，检查渗碳剂是否够用，确保线路及电器无故障。

2、检查待渗工件的外观质量，了解工件的渗碳技术要求和渗碳部位，确定防渗措施。

3、在对炉盖的操作时，一人扶着悬臂手柄（防止炉盖左右移动，撞坏氧探头），一人操作按钮，并对炉盖的行动位置进行密切关注。

（本炉所有动作设有互锁，炉盖没关好不能加热。

）
4、加热，加热前必须先开冷却水、开循环风机；根据工艺要求在仪表设置加热工艺参数并运行仪表。

开主令开关，工作指示灯亮，如果不亮可能是炉盖没有关好或线路故障。

5、在炉子整个工作过程中，要求操作员对系统密切关注，定期巡检，检查渗碳温度、碳势、渗碳剂的滴量、废气火焰颜色及长度是否符合工艺要求。

6、排出的废气应点燃，火焰颜色呈浅黄色，火焰应稳定，保持80~100mm长度；炉内压力保持恒定，一般为1960 ~ 4910Pa。

7、工艺结束后，炉温超过150℃时禁止关冷却水、关风机。

设备运行中严禁停冷却水，否则会损坏冷却水套和循环风机；冷却水出水口水温不得超过65℃，当出现任何意外事项时，请立即把总电源关闭。

8、煤油、甲醇属于易燃品，操作时请注意。

700℃以下禁止向炉内滴入甲醇，否则易发生爆炸事故。

9、如果设备长期不用请关闭总电源。

齿轮钢锻件等温正火质量检验规范1. 目的与范围1.1目的为正确评定渗碳齿轮钢钢制锻件及毛坯粗车零件的等温正火硬度均匀性及正火组织级别等相关质量物性，规范和完善公司对齿轮钢锻件等温正火零件的质量检验，特制定本评定规范。

1.2 范围本规定适用于公司及外协等温正火供应商。

2. 具体描述2.1等温正火质量要求2.1.1渗碳齿轮钢的等温正火硬度要求根据不同的钢材其等温正火硬度要求一般可参照下表1的范围，具体要求须按各工厂制造供应商签定的《零〔部〕件检验标准》执行，但须满足切削加工及热冷变形要求。

表1 公司常用齿轮钢零件的等温正火硬度要求2.1.2渗碳齿轮钢的等温正火金相组织要求按与锻件供应商签订的《零〔部〕件检验标准》或相关文件要求执行，如无相关文件要求则按GB/T13320执行，正火金相组织≤3级评定为合格。

2.2检验内容与方法2.2.1零件状态检查2.2.1.1公司内等温正火检验部门人员以抽查的方式，核对零件名称、材料牌号、操作记录纸的有关内容，以了解生产过程中的工艺执行情况，并作好相关的检查记录。

2.2.1.2外协等温正火检验部门人员核对零件名称、材料牌号、钢的冶炼炉号、钢材质保书及供应商对零件材料的化学成份（要求参见2.3表2），淬透性、低倍组织等复检报告和对零件的金相组织、硬度检测报告等本批产品相关内容，以了解外协正火零件的材料、金相组织及硬度情况，并做好相关的检查记录。

注：对于己批产的产品，其零件锻件的下料规格必须唯一，锻造供应商不得任意更改，但有变更必须向需方提交申请并得到批准后才可执行。

2.2.2外观检查零件正火后并经表面清理，表面应不得残留未脱落的氧化皮，不能有明显的变形弯曲及其它可见缺陷。

2.2.3硬度检验2.2.3.1正火硬度要求常用的齿轮钢参照表2.1.1表1执行，当有特殊要求的以工艺图纸规定为准。

正火硬度均匀性要求，若另有其它要求可按与锻件供应商签订的《零〔部〕件检验标准》执行。

钢铁中常见的金相组织区别简析一．钢铁中常见的金相组织1.奥氏体—碳与合金元素溶解在γ-fe中的固溶体，仍保持γ-fe的面心立方晶格。

晶界比较直，呈规则多边形；淬火钢中残余奥氏体分布在马氏体间的空隙处。

2.铁素体—碳与合金元素溶解在a-fe中的固溶体。

亚共析钢中的慢冷铁素体呈块状，晶界比较圆滑，当碳含量接近共析成分时，铁素体沿晶粒边界析出。

3.渗碳体—碳与铁形成的一种化合物。

在液态铁碳合金中，首先单独结晶的渗碳体（一次渗碳体）为块状，角不尖锐，共晶渗碳体呈骨骼状。

过共析钢冷却时沿acm线析出的碳化物（二次渗碳体）呈网结状，共析渗碳体呈片状。

铁碳合金冷却到ar1以下时，由铁素体中析出渗碳体（三次渗碳体），在二次渗碳体上或晶界处呈不连续薄片状。

4.珠光体—铁碳合金中共析反应所形成的铁素体与渗碳体的机械混合物。

珠光体的片间距离取决于奥氏体分解时的过冷度。

过冷度越大，所形成的珠光体片间距离越小。

在A1~650℃形成的珠光体片层较厚，在金相显微镜下放大400倍以上可分辨出平行的宽条铁素体和细条渗碳体，称为粗珠光体、片状珠光体，简称珠光体。

在650~600℃形成的珠光体用金相显微镜放大500倍，从珠光体的渗碳体上仅看到一条黑线，只有放大1000倍才能分辨的片层，称为索氏体。

在600~550℃形成的珠光体用金相显微镜放大500倍，不能分辨珠光体片层，仅看到黑色的球团状组织，只有用电子显微镜放大10000倍才能分辨的片层称为屈氏体。

5.上贝氏体—过饱和针状铁素体和渗碳体的混合物，渗碳体在铁素体针间。

过冷奥氏体在中温（约350~550℃）的相变产物，其典型形态是一束大致平行位向差为6～8o铁素体板条，并在各板条间分布着沿板条长轴方向排列的碳化物短棒或小片.典型上贝氏体呈羽毛状，晶界为对称轴，由于方位不同，羽毛可对称或不对称，铁素体羽毛可呈针状、点状、块状。

若是高碳高合金钢，看不清针状羽毛；中碳中合金钢，针状羽毛较清楚；低碳低合金钢，羽毛很清楚，针粗。

填空题 (每一空1分)1.六项互换性基础标准是（公差与配合）、（形状和位置公差）、（表面粗糙度）、（螺纹）、（键）、（齿轮）。

2.所谓工艺规程就是（按图样）、（按工艺）、（按标准）进行生产和检验。

3.配合有两种基准制，即（基孔制）、（基轴制）。

4.表面粗糙度是加工表面上具有的较小（间距）和（谷蜂）所组成的微观几何形状特性。

5.通常将淬火和回火的双重热处理称为（调质处理）。

6.产品加工过程的主要误差是（尺寸误差）、（表面形位误差）和（表面粗糙度误差）。

7.质量特性主要包括( 性能 )、( 寿命 )、( 可靠性 )、( 安全性 )、( 经济性 )、( 可销性 )等。

8.产品的性能是指：产品满足( 使用目的 )所具备的技术特性。

9.质量检验是生产活动的组成部分，其目的在于按( 标准 )验证产品的( 质量特性 )是否符合要求，从而剔除那些不符合要求的产品，确保产品质量达到标准规定的技术要求。

10.质量检验工作实行( 预防 )为主，积极预防与严格把关相结合，( 专职检验 )为主，专职检验与群众检验相结合。

11.质量检验是一个过程，一般包括明确( 质量要求 )、( 测量试验 )、( 比较 )、( 判定 )、( 处理 )、( 反馈 )等步骤。

12.检验的质量职能概括地说就是在正确（鉴别）的基础上，通过判定，对产品质量进行一系列的（把关），通过质量信息的（报告）和反馈，而达到采取纠正措施，同时在整个生产过程中，行使质量（监督）职能。

13.质量检验的分类按被检验的数量分为( 全检 )、( 抽样检验 )、( 免检 )，按生产流程顺序分为( 进货检验 )、( 工序检验 )、( 成品检验 )。

14.在生产过程的质量控制工作中，检验人员应严格执行（首件）检验、（巡回）检验、（完工）检验。

15.抽样检验的前提是产品的生产过程是( 稳定的 )。

16.记录的要求：( 保持清晰 )、( 字迹清楚 )、( 记录应编号 )、( 易于识别 )和( 检索 )。

实验一钢的晶粒度及渗碳层深度的测定一、实验目的1、掌握用弦计算法测定晶粒度的方法。

2、了解加热温度对钢的奥氏体晶粒度的影响。

3、熟悉钢的化学热处理渗碳层的显微组织特征。

4、掌握钢的渗碳层深度的测定方法。

二、概述钢中晶粒大小直接影响其力学性能，评定晶粒大小的方法称晶粒测定法，影响奥氏体晶粒度的因素很多。

加热温度和保温时间起着决定性作用。

合金元素、原始组织状态、热加工、热处理等对奥氏体晶粒度也有一定的影响。

钢晶粒度测定法很多，有比较法、面积法、截点法、弦计算法等。

渗碳的目的是为了使钢件表层获得高的硬度和耐磨性，而中心具有良好的冲击韧性，渗碳用钢均是低碳钢和低合金钢，如10、15、20、15Cr、20CrMn Ti、20MnVB、20Cr、12Cr2Ni4A等等。

三、实验原理及内容（一）、测定奥氏体晶粒度的试样及晶粒显示方法测定奥氏体晶粒度的试样，应在交货状态的钢材上截取，试样的数量及取样部位按相应的标准规定执行。

试样尺寸建议为：圆形试样直径10～20mm，矩形试样10×20mm。

奥氏体晶粒度的显示方法主要有以下几种：渗碳法、网状F法、网状P法、加热缓冷法等，其中加热缓冷法适用于过共析钢，我们实验中采用过共析钢，故晶粒显示参照加热缓冷法，具体方法为：将一组试样经不同的温度加热、保温1.5h后，缓冷至600℃出炉。

除去试样表面氧化层，制成金相试样，根据碳化物沿奥氏体晶界析出的网络测定钢的晶粒度。

（用碱性苦味酸钠酒精溶液腐蚀使网状Fe3C变成黑色）。

（二）、钢的渗层组织及检查方法1、渗碳后的显微组织根据渗碳温度，渗碳时间及渗碳介质活性的不同，钢的渗碳层厚度与含碳量的分布也不同。

一般渗碳层厚度约为0.5-1.7mm。

渗碳层的含碳量，从表层向中心，含碳量逐渐下降。

渗碳后钢的表面含碳量约在0.85～1.05% 之间。

碳钢与合金钢渗碳后的组织状态有很大差别。

碳钢经渗碳后退火状态下从表面至中心部分的显微组织，最表面第一层为过共析区（含碳量0.8-1.2%），由珠光体和网状二次渗碳体组成，而合金渗碳钢渗碳后则为珠光体和粒状碳化物组成；第二层为共析区（含碳量在0.8%左右），由层状珠光体组织构成；第三层为亚共析过渡区，直至钢中心部分出现原始组织的界限为止（含碳量由0.8%以下直到碳钢原始含碳量为止），由珠光体和先共析铁素组成；中心为亚共析区，即未渗碳前的原始组织。