渗碳层深度测定

渗碳层深度渗碳层深度（Carｂurized caseｄｅpｔh)就是由渗碳工件表面向内至碳含量为规定值处(一般为0、4％C）得垂直距离。

渗碳层（Ｃarbｕrｉzeｄcase）就是指渗碳工件含碳量高于原材料得表层。

某渗碳层深度得测量有维氏硬度法、断口法与金相法.维氏硬度法直接反映了零件得力学性能（硬度),就是国家标准指定得唯一仲裁方法，但因操作复杂效率低而较少被采用，生产中一般用断口法与金相法。

断口法常用于零件炉前检查,便于控制零件出炉时间；金相法则就是渗碳后对零件进行相应热处理，通过分析热处理后得组织来判定渗碳层得深度，就是生产中常用得测试零件渗碳层深度得方法。

中文名渗碳层深度外文名Carｂｕriｚed cａse ｄepth学科冶金工程领域冶炼释义渗碳工件表面向内至碳含量得距离应用18Cr2Ni４WA钢目录2. ▪维氏硬度测定法简介3. 4总结简介编辑低碳钢与合金钢渗碳时得主要区别在于低碳钢比合金钢渗层中得碳浓度要低,其组织与硬度略有不同,但对渗碳层深度测量无影响。

由于渗碳层具有变化得碳浓度,其由表及里逐渐减小，退火状态得渗碳层由表及里由以下三个区域组成：①过共析层组织为珠光体+二次渗碳体;②共析层组织为珠光体;③亚共析渗碳层过渡层,组织为珠光体+铁素体。

珠光体逐渐减少,铁素体逐渐增加，直到心部原始组织(珠光体+铁素体),渗碳缓冷试样渗碳层界限为出现铁素体组织，较容易区分.飞机防扭臂销棒材料为18Cr2Ｎｉ４ＷA钢，要求在外径φ３8、５mｍ得两端各4０ｍm内渗碳,渗碳层深度为1、0～1、４mｍ。

采用气体渗碳法对该零件进行渗碳，对渗碳后过程试样水淬打断,测定渗碳深度为1、２ｍm,深度符合要求，零件及随炉试样出炉。

随炉试样经正火后测定渗碳层深度为0、９mｍ,渗碳层深度不符合要求，零件判定为不合格。

为此,针对炉前测定合格、随炉试样正火后检测为不合格，且两者测定深度相差0、３mm得情况,开展了渗碳后热处理工艺、组织与深度测试得分析与探讨[1］。

钢的渗碳硬化层有效深度的测量和检验
丁镇
【期刊名称】《内燃机配件》
【年(卷),期】1989(000)004
【摘要】1 应用范围本标准规定了钢的有效层深度的定义和这一深度的测量方法。

适用于 1）渗层深度大于0.3mm的渗碳层和碳氮共渗层; 2）零件经热处理达到最终硬度时,距零件表面3倍有效层深度处的硬度小于HV450。

如果不能满足上述
条件,有效层深度应由专门的协议加以规定。

如果距钢零件表面3倍有效层深处的硬度大于HV450,本标准仍可适用,可以规定一个大于HV550的界限硬度值-以25
单位的级数增加-为有效层深度的判据。

2 定义有效层深度（渗碳硬化层）:表面
至具有维氏硬度HV550这一层之间的距离。

测量时的加载重量为9.807牛顿。

【总页数】3页(P72-74)
【作者】丁镇
【作者单位】无
【正文语种】中文
【中图分类】TG161.81
【相关文献】
1.渗碳淬火齿轮有效硬化层深度的理论计算 [J], 段民
2.20CrMnTi钢渗碳淬火硬化层深度的磁矫顽力检测 [J], 罗新;吴伟;李大鹏;王婵;
王国成;邬冠华
3.金相法测量渗碳(碳氮共渗)齿轮的有效硬化层深度 [J], 陈秋明;张永年
4.渗碳齿轮有效硬化层深度的确定和齿轮疲劳强度试验方法 [J], 李光瑾;叶俭;祝兵寿;陈德华;哈胜男;祖庆川;王伟;薛耀先
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烧结铁基材料渗碳或碳氮共渗层深度的测定及其验证一、引言烧结铁基材料是一种重要的工程材料，其性能与渗碳或碳氮共渗层的深度密切相关。

准确测定和验证渗碳或碳氮共渗层的深度对于材料性能的改进和优化非常重要。

二、渗层深度测定方法1.金相显微镜法使用金相显微镜对材料进行观察，通过观察渗碳或碳氮共渗层的深度来测定渗层的深度。

2.扫描电镜-能谱分析法利用扫描电镜对材料进行高分辨率的观察，并通过能谱分析来确定渗碳或碳氮共渗层的深度。

3.硬度测试法通过对材料硬度进行测试，分析硬度的变化来确定渗碳或碳氮共渗层的深度。

4.腐蚀试验法将材料进行腐蚀试验，通过观察渗碳或碳氮共渗层在腐蚀后的深度变化来确定渗层的深度。

5.金相显微镜和扫描电镜相结合法通过金相显微镜和扫描电镜相结合的方法来测定渗碳或碳氮共渗层的深度，结合两种方法的优势来提高测定的精度。

6.综合测定法结合以上多种方法进行综合测定，以获得更加准确和可靠的渗层深度数据。

三、渗层深度的验证方法1.金相组织观察观察渗层处的组织结构是否符合渗碳或碳氮共渗的特征，以验证渗层的深度。

2.硬度测试验证通过硬度测试来验证渗层处硬度的变化是否与渗碳或碳氮共渗的预期变化一致，从而验证渗层的深度。

3.电子探针分析利用电子探针对渗层处的元素进行分析，以验证渗层的深度和渗层元素的分布情况。

四、结论通过以上测定和验证方法，能够准确测定和验证烧结铁基材料的渗碳或碳氮共渗层的深度，为材料性能的优化和改进提供了可靠的数据支持。

希望以上研究成果能够为相关工程领域的研究和应用提供参考。

五、应用领域烧结铁基材料的渗碳或碳氮共渗层深度的测定和验证在许多工程领域具有重要的应用价值。

在汽车制造领域，烧结铁基材料被广泛应用于引擎零部件和制动系统。

准确测定和验证渗层深度可以确保这些零部件具有良好的耐磨性和耐腐蚀性，提高汽车的性能和安全性。

在航空航天领域，烧结铁基材料常用于制造飞机发动机和涡轮机零部件。

通过测定和验证渗层深度，可以提高这些零部件的耐高温和高压能力，确保航空器的安全飞行。

金相法渗层厚度的测定一、实验目的1)了解渗碳、渗氮工艺及渗碳后热处理的组织特征。

2)掌握金相法测定渗层深度的方法。

二、原理概述渗碳是将钢件置于渗碳介质中，加热到单相奥氏体区，保温一定时间使碳原子渗入钢件表面层的热处理工艺。

渗碳的目的是使钢件获得硬而耐磨的表面，同时又使心部保持一定的韧性和强度。

对于进行渗碳的钢材是碳的质量分数一般都小于0．3％的低碳钢和低碳合金钢，渗碳后的工件主要用于受严重磨损和较大冲击载荷的零件，如齿轮、曲轴、凸轮轴等。

渗碳温度一般取860～930℃，不仅使钢处于奥氏体状态，而又不使奥氏体晶粒显著长大。

近年来，为了提高渗碳速度，也有将渗碳温度提高到1000℃左右的，渗碳层的深度根据钢件的性能要求决定，一般为l mm左右。

按照渗碳介质的状态，可分为固体渗碳、液体渗碳和气体渗碳三种，常用固体和气体渗碳。

渗氮又称氮化，是指向钢的表面层渗入氮原子的过程。

其目的是提高表面层的硬度与耐磨性以及提高疲劳强度、抗腐蚀性等。

传统的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, 渗入钢中的氮一方面由表及里与铁形成不同含氮量的氮化铁，一方面与钢中的合金元素结合形成各种合金氮化物，特别是氮化铝、氮化铬。

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、疲劳强度、抗咬合性、抗大气和过热蒸汽腐蚀能力、抗回火软化能力，并降低缺口敏感性。

与渗碳工艺相比，渗氮温度比较低，因而畸变小，但由于心部硬度较低，渗层也较浅，一般只能满足承受轻、中等载荷的耐磨、耐疲劳要求，或有一定耐热、耐腐蚀要求的机器零件，以及各种切削刀具、冷作和热作模具等。

渗氮有多种方法，常用的是气体渗氮和离子渗氮。

目前生产中多采用气体渗氮法。

1．渗碳工艺将渗碳件置入具有活性碳气氛中加热到860～930℃，保温一定时间，再将渗碳后的钢件按照性能要求不同，进行不同的热处理工艺有直接淬火、一次淬火和二次淬火三种。

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。

第四节钢铁材料渗层深度测定及组织检验一、渗碳层检测钢的渗碳层检测包括渗碳层深度测定和渗碳层组织检验。

渗碳层深度检测方法有金相法、硬度法、断口法、剥层化学分析法，其中硬度法是仲裁方法。

（一）金相法一般来说，以过共析层+共析层+（1/2）亚共析过渡层之和作为总渗碳层深度，常用于碳钢；以过共析层+共析层+亚共析过渡层之和作为总渗碳层深度，常用于合金渗碳钢。

以上两种试样应为退火状态。

（二）硬度法硬度法是从试样边缘起测量显微硬度分布的方法。

执行标准为GB/T9450-2005《钢件渗碳淬火有效硬化层深度的测定与校核》和GB/T9451-2005《钢件薄表面总硬化层深度或有效硬化层深度的测定》。

被检测试样应在渗碳、淬火后采用维氏硬度试验方法进行，淬硬层深度是指从零件表面到维氏硬度值为550HV1处的垂直距离。

渗碳层的深度就是渗碳淬火硬化层深度，用CHD表示，单位为mm，如CHD=0.8mm；测定维氏硬度时试验力为1kg（）；硬度测试应在最终热处理后的试样横截面上进行。

测试时，一般宽度在1.5mm的范围内，垂直于渗碳层表面沿着两条平行线呈之字形打压痕，在一条直线上两相邻压痕的距离S不小于压痕对角线的倍，两条直线上相错位的压痕间距不应超过0.1mm。

测量压痕中心至试样表面的距离精度应在±μm的范围内，每个压痕对角线的测量精度应在±μm以内。

在适当条件下，可使用至HV1的试验力进行试验，并在足够的放大倍数下测量压痕。

测试时至少应在两条硬化线上进行，并绘制出每条线的硬度分布曲线（硬度值为纵坐标，至表面的距离为横坐标），用图解法分别确定硬度值为550HV处至表面的距离，如果两数值的差≤0.1mm，则取二者的平均值作为淬硬层深度，否则应重复试验。

上述方法适用于渗碳和碳氮共渗淬火硬化层，距表面3倍于硬化层深度处硬度值小于450HV且硬化层深度大于0.3mm的零件。

经协议各方协商，对于距表面3倍于硬化层深度处硬度大于450HV的钢件，可以选择硬度值大于550HV（以25HV为一级）的某一特定值作为界限硬度；可以使用其它维氏硬度载荷；也可以使用努氏硬度。

渗碳层厚度及碳含量的表征方法吴园园;洪慧敏;张珂【摘要】为了衡量渗碳工艺是否合适,需要对渗碳层的厚度及碳含量进行准确测定.实验探索了一种能够快速准确地表征渗碳层厚度及碳含量的方法,并以18CrNiMo7-6钢为例进行了相关测定.首先,利用化学法验证了电子探针法测定渗碳层的准确性.其次,对比了电子探针法与硬度法的结果,两种方法测定渗碳层厚度的结果一致,电子探针法同时给出了不同渗碳层厚度与碳含量的变化曲线.再次,利用金相法观察了渗碳层及基体的微观组织,由于渗碳层厚度超过了金相法的测定范围,无法做出结果对比.综上所述,电子探针法既可以测定渗碳层的厚度,也可同时得到相应厚度渗碳层的碳含量,是准确表征渗碳层的有效方法,可以作为衡量渗碳工艺是否合适的依据.【期刊名称】《冶金分析》【年(卷),期】2019(039)004【总页数】5页(P20-24)【关键词】渗碳层厚度;电子探针法;化学法;硬度法【作者】吴园园;洪慧敏;张珂【作者单位】江苏省(沙钢)钢铁研究院,江苏张家港 215625;江苏省(沙钢)钢铁研究院,江苏张家港 215625;江苏省(沙钢)钢铁研究院,江苏张家港 215625【正文语种】中文【中图分类】O785+.5;O659随着风力发电机组的发展，对材料性能提出了越来越高的要求，而机组中经常用的太阳轮和中间轴等受力复杂的零件，对材料性能的要求更高[1]。

渗碳处理作为常用的改善工件性能的热处理方法，能够使得工件从表面到心部形成一定的碳浓度梯度，从而满足工件表层硬度高、耐磨性好，而心部塑性和韧性好[2]的要求。

18CrNiMo7-6钢因其具有高强度、高韧性和高淬透性等优点，被广泛应用于渗碳钢使用。

传统的测定渗碳层的方法有化学法(剥层法)[3]、金相法、有效硬化层深度法。

化学法是测定渗碳层总深度的精确方法之一，但是要逐层分析，过程比较繁琐，而且此种方法不适应于不规则成型件的渗碳层分析。

金相法测定的渗碳层相当于原始组织至表面的距离，有时组织界限不明显，或者渗碳层厚度太厚，金相法都不适用。

钢的渗碳硬化深度的检测方法1.适用范围此规格规定了钢的渗碳淬火或碳氮共渗淬火时的硬化层深度（以下，称硬化层）的检测方法。

备注：1 此规格出自以下规格JIS B 0601 表面粗糙度—定义及表示JIS G 0201 钢铁用语（热处理）JIS G 0202 钢铁用语（试验）JIS Z 2244 维氏硬度检测方法JIS Z 2244 洛氏硬度检测方法2 与此规格相对应的国际规格如下所示。

ISO 2639: 1982 Steel-Determination and verification of the effective depth of carburizedand hardness case3 附表是有效硬化层深度的辅助检测方法。

2.用语的定义此规格使用的主要用语的定义，除出自JIS G 0201 及JIS G 0202 之外，还出自以下几项（1）有效硬化层深度淬火后，或用不超过200℃的温度进行挥霍的硬化层的表面开始，到表1所示的界限硬度的位置的距离。

但是，关于非硬化区域的硬度超出维氏硬度450时，根据双方协议，也可以使用超出维氏硬度550（维氏硬度25刻度的）界限硬度。

(2)全硬化层深度从硬化层的表面开始，到硬化层与素材的物理性质或是化学性质几乎没有差异时的位置的距离。

备注：这里所说的物理性质用硬度，化学性质用宏观组织来判定。

（3）硬度推移曲线从硬化层表面开始的，表示垂直距离和硬度之间关系的曲线。

3.测定方法的种类3.1硬度试验测定方法对试验块的断面通过硬度检测来测定硬化层深度的方法。

3.2宏观组织试验测定方法吧试验块的断面腐蚀后，在低倍率的放大镜下进行观察，测定硬化层深度的检测方法。

备注：硬化层深度的检测方法，一般使用硬度试验的测定方法，要是简单一点的话，就用宏观组织试验测定方法。

4.试验品试验品原则上使用产品本身。

但是，不得已时也可以使用与产品同种条件下的同一钢种的钢材。

5.硬度试验检测方法5.1 把试验品沿与硬化层垂直的方向切开，把切开面研磨后作为被检测面。

渗碳层深度检测标准渗碳层深度是指在金属材料表面形成的一层碳化物，通常用于增强金属材料的硬度和耐磨性。

渗碳层深度的准确检测对于材料的质量控制和工程应用具有重要意义。

因此，制定一套科学严谨的渗碳层深度检测标准显得尤为重要。

一、检测方法。

1. 金相显微镜法。

金相显微镜是一种通过金相显微镜观察金属材料显微组织结构来检测渗碳层深度的方法。

通过金相显微镜的放大倍数和图像分析软件的辅助，可以准确测量渗碳层的深度。

2. 硬度计法。

硬度计是一种通过在金属材料表面进行硬度测试来间接检测渗碳层深度的方法。

由于渗碳层通常比基体金属硬度高，因此可以通过硬度值的变化来推断渗碳层的深度。

3. 电子探针法。

电子探针是一种通过电子束轰击样品表面并测量反射电子能谱来确定元素组成和深度分布的方法。

通过电子探针的分析，可以准确测量出渗碳层的深度和碳浓度。

二、检测标准。

1. 检测设备要求。

金相显微镜、硬度计和电子探针等检测设备应符合国家标准，且经过定期校准和维护，确保检测结果的准确性和可靠性。

2. 检测操作规程。

检测人员应经过专业培训，并熟练掌握各种检测方法的操作技巧和注意事项。

在进行渗碳层深度检测时，应按照标准的操作规程进行，确保检测结果的准确性。

3. 检测结果评定。

根据检测方法的测量结果，对渗碳层深度进行评定。

对于不同的工程应用和材料要求，可以制定相应的渗碳层深度标准，以确保材料的质量和性能满足要求。

三、质量控制。

1. 质量管理体系。

建立健全的质量管理体系，对渗碳层深度检测工作进行全面管理和控制。

包括检测设备的管理维护、检测人员的培训考核、检测操作规程的制定和执行等方面。

2. 数据分析与应用。

对渗碳层深度检测结果进行数据分析和应用，及时发现和解决存在的质量问题。

并根据检测结果，对生产工艺进行调整和改进，以提高渗碳层深度的稳定性和一致性。

3. 质量监督抽查。

定期进行质量监督抽查，对渗碳层深度检测工作进行全面检查和评估。

发现问题及时整改，确保检测结果的准确性和可靠性。