热处理渗碳层测试记录

实验五碳钢的热处理及其硬度试验一．实验目的1）熟悉钢的几种热处理（退火、正火、淬火、回火等）；2）了解加热温度、冷却速度、回火温度等主要因素对45钢热处理后性能（硬度）的影响；3）观察碳钢热处理后的显微组织；4）了解热处理工艺对钢组织和性能的影响；5）了解硬度测定的基本原理及应用范围；6）了解硬度试验机的主要结构及操作方法。

二．实验原理Ⅰ.碳钢的热处理1、钢的淬火所谓淬火就是将钢加热到Ac3（亚共析钢）或Ac1(过共析钢)以上30～50℃，保温后放入各种不同的冷却介质中（V冷应大于V临），以获得马氏体组织。

碳钢经淬火后的组织由马氏体及一定数量的残余奥氏体所组成。

为了正确地进行钢的淬火，必须考虑下列三个重要因素：淬火加热的温度、保温时间和冷却速度。

（1）淬火温度的选择选定正确的加热温度是保证淬火质量的重要环节。

淬火时的具体加热温度主要取决于钢的含碳量，可根据相图确定（如图4所示）。

对亚共析钢，其加热温度为＋30～50℃，若加热温度不足（低于），则淬火组织中将出现铁素体而造成强度及硬度的降低。

对过共析钢，加热温度为＋30～50℃，淬火后可得到细小的马氏体与粒状渗碳体。

后者的存在可提高钢的硬度和耐磨性。

（2）保温时间的确定淬火加热时间是将试样加热到淬火温度所需的时间及在淬火温度停留保温所需时间的总和。

加热时间与钢的成分、工件的形状尺寸、所需的加热介质及加热方法等因素有关，一般可按照经验公式来估算，碳钢在电炉中加热时间的计算如表1所示。

表1 碳钢在箱式电炉中加热时间的确定加热温度(℃)工件形状圆柱形方形板形保温时间分钟/每毫米直径分钟/每毫米厚度分钟/每毫米厚度700 1.5 2.2 3 800 1.0 1.5 2 900 0.8 1.2 1.6 1000 0.4 0.6 0.8（3）冷却速度的影响冷却是淬火的关键工序，它直接影响到钢淬火后的组织和性能。

冷却时应使冷却速度大于临界冷却速度，以保证获得马氏体组织；在这个前提下又应尽量缓慢冷却，以减少钢中的内应力，防止变形和开裂。

渗碳层深度检测方法——金相法1金相试样的制备1.1 取样1.1.1取样原则表面处理零件的检验要求试样取自与处理表面相垂直的横截面，磨面必须平整不可有倒角、卷边，否则会导致处理层厚度的错误测试结果。

取样一般应遵循下述原则。

1）代表性。

对局部进行化学热处理的零件，必须在经表面处理过的部位取样。

对于大尺寸的零件，可在附带随炉试块上进行取样。

必要时在事务上取样，以利于对比分析。

2）重要性。

选择零件受力最大或最易损坏的薄弱部位。

在检查零件损坏原因时，必须在损坏的断口或者裂纹处截取试样。

截取试样不应该时试样发生组织变化为原则。

1）对渗层表面未淬硬的零件，可采用常规的机加工方法乳手工锯或车床、刨床等。

2）对已淬硬的零件，可用砂轮切割机（水冷）。

3）对大尺寸零件，先用氧乙炔割下一块，然后再用切割机在无热影响区域截取试样。

试样尺寸以磨面面积小于400mm2，高度15~20mm为宜。

1.1.2 金相试样选取1）纵向取样。

纵向取样是指沿着钢材的锻轧方向取样。

主要检验内容为：非金属夹杂物的变形程度、晶粒畸变程度、塑性变形程度、变形后的各种组织形貌、热处理的全面情况等。

2）横向取样。

横向取样是指垂直于钢材锻轧方向取样。

主要检验内容为：金属材料从表层到中心的组织、显微组织状态、晶粒度级别、碳化物网、表层缺陷深度、氧化层深度、脱碳层深度、腐蚀层深度、表面化学热处理及镀层厚度。

3）缺陷或失效分析取样截取缺陷分析的试样，应包括零件的缺陷部分在内。

取样时应注意不能使缺陷在磨制时被损伤甚至消失。

1.2清洗试样可用超声波清洗。

试样表面若有油渍、污物或锈斑，可用合适的溶剂清除。

任何妨碍以后基体金属腐蚀的镀膜金属应在抛光之前去除。

1.3试样镶嵌若试样过于细薄或过软、易碎、或需检验边缘组织、或者为便于在自动磨抛机上研磨试样实验室通常采用可采用热压镶嵌法和浇注镶嵌法较为方便。

所选用先前方法均不得改变试样原始组织。

1.3.1热压镶嵌法将样品磨面朝下放入模中，树脂倒入模中超过样品高度，封紧模子并加热、加压。

热处理渗碳标准全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：热处理渗碳是一种通过对金属材料进行高温处理，使得碳元素渗入金属表面从而提高其硬度和强度的工艺方法。

这种工艺在金属加工和制造行业中被广泛应用，特别是在生产汽车零部件、机械零件等领域。

为了确保热处理渗碳的效果和质量，制定了一系列的标准，下面将详细介绍关于热处理渗碳的标准。

热处理渗碳的标准主要包括工艺标准、设备标准和质量标准。

工艺标准是指在进行热处理渗碳时的操作规程、温度控制、保护气氛、处理时间等方面的规定。

设备标准是指用于进行热处理渗碳的设备的技术要求、安全要求、操作规范等方面的规定。

质量标准是指热处理渗碳后金属材料硬度、强度、表面质量等方面的检测和评定标准。

在热处理渗碳的工艺标准中，通常会规定好处理的温度范围、保护气氛的要求、处理时间、冷却方式等。

温度是影响热处理渗碳效果的重要因素，一般来说，温度越高，渗碳的速度越快，但是如果温度过高会导致金属材料的变形、变质等问题。

在进行热处理渗碳时，必须按照工艺标准规定的温度进行处理，以确保产品的质量和性能。

保护气氛也是影响热处理渗碳效果的重要因素之一。

在热处理过程中，金属材料暴露在空气中容易被氧化，影响渗碳的效果。

在进行热处理渗碳时，通常会使用一定的保护气氛，如氮气、氢气等，以减少氧气的接触，保证金属材料的表面光洁度和渗碳效果。

处理时间和冷却方式也是影响热处理渗碳效果的重要因素。

处理时间不仅与温度、保护气氛等因素相关，还与金属材料的厚度、形状等因素有关。

通常情况下，处理时间越长，渗碳的深度和均匀度越好。

而冷却方式则影响着金属材料的组织结构和性能，一般来说，快速冷却可以获得更细小的晶粒和更高的硬度，但也容易导致金属材料的应力增大和变形。

在热处理渗碳的设备标准中，主要包括炉子、加热元件、控制系统、保护气氛系统等方面的技术要求和操作规范。

炉子是进行热处理渗碳的主要设备，通常会根据工件的尺寸、数量、形状等因素选用不同规格和类型的炉子。

热处理渗碳 -回复
热处理渗碳是一种常见的表面硬化方法，它通过将含有碳的气体或固体加热到高温，使其通过扩散渗入到材料的表面，从而提高材料的硬度和耐磨性。

这种方法常用于钢铁等金属材料的加工和制造过程中，可以使材料表面形成一层含有高碳量的硬质外层，从而提高材料的使用寿命和性能。

具体的热处理渗碳工艺可以分为两种常见的方法：碳化和氮化。

碳化是指将材料加热至高温时，碳通过扩散进入材料表面，与材料中的铁元素形成碳化物，如Fe3C。

该碳化层可以提高材
料表面的硬度和耐磨性。

而氮化是指将材料加热至高温时，氮通过扩散进入材料表面，形成硬质的氮化物层，如Fe4N。

氮
化层同样具有提高材料硬度和耐磨性的效果。

热处理渗碳不仅可以提高材料的硬度和耐磨性，还可以改善材料的抗腐蚀性能和耐疲劳性能。

因此，在许多需要较高强度和耐磨性的工程领域，如汽车制造、航空航天和机械制造等，热处理渗碳被广泛应用。

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。

热处理安全检查表／气体渗碳氮化炉安全检查表示范文本In The Actual Work Production Management, In Order To Ensure The Smooth Progress Of The Process, And Consider The Relationship Between Each Link, The Specific Requirements Of EachLink To Achieve Risk Control And Planning某某管理中心XX年XX月热处理安全检查表／气体渗碳氮化炉安全检查表示范文本使用指引：此操作规程资料应用在实际工作生产管理中为了保障过程顺利推进，同时考虑各个环节之间的关系，每个环节实现的具体要求而进行的风险控制与规划，并将危害降低到最小，文档经过下载可进行自定义修改，请根据实际需求进行调整与使用。

气体渗碳氮化炉安全检查表说明1）井式气体渗碳氮化炉由于安装在地坑中，地坑的干燥中保证安全的重要条件，因此地坑不得有积水，渗水现象。

2）氨气有毒，抽风装置及净化装置是防止急性中毒的关键条件之一。

1 设备检查1.1 井式气体渗碳氮化炉上方应设有抽风罩口，以备抽风。

1.2 井式气体渗碳氮化炉安装在地坑中，并符合设计标准。

1.3 地坑不得有积水，更不得渗入地下水。

1.4 炉子在地坑中用100～150mm厚的木头或工字钢垫起防潮。

1.5 用于碳氮共渗时，要安装在封闭的小房间内，顶上应有强力抽风装置。

1.6 炉壳和炉盖外层的钢板完整无孔洞，里面的保温层不得外露。

1.7 炉壳上安装的液压装置固定牢靠，不松动。

1.8 炉盖起重装置链条完好，螺钉齐全，固紧，升降时不得擦及炉壁。

1.9 液压装置各零部件的动作灵敏、可靠。

手动油泵能打上足够的油量，保证炉盖长降平稳，无振动现象。

液压系统油路畅通，密封良好，无泄漏现象。

1.10 炉盖进气孔，出气孔和热电偶管孔均完好，螺无滑丝、乱扣现象。

表面热处理零件有效硬化层、渗层等的有关说明一、常用热处理零件硬化层深度、渗层深度有关术语、定义、代号和适用范围及检测方法附注：①特殊情况下，经有关方协议，也可采用 4.903N～49.03N（0.5kgf～5kgf）内的某一试验力和其他值的极限硬度值，在特殊情况下要注明，如Dc49.03/515=0.6表示采用试验力49.03N（5kgf），极限硬度值为515HV时的有效硬化层深度等于0.6mm；②特殊情况下，经有关方协议，也可采用4.903N～49.03N（0.5kgf～5kgf）内的某一试验力和其他值的极限硬度值，在特殊情况下要注明，如Ds4.903/0.9=0.6表示采用试验力4.903N（0.5kgf），极限硬度值等于零件表面所要求的最低硬度的0.9倍时的有效硬化层深度等于0.6mm；③测量方法有显微组织测量法和显微硬度测量法，选择的测量方法和它的精度取决于硬化层的性质和估计的深度。

由于测量方法也影响到测量结果，因此选择哪种方法测量及何种试样形式，必须在图纸和工艺上预先规定；④当工艺/图纸没有规定测量方法时，优先采用显微硬度法。

用显微硬度测量法检测时，一般试验力用1.96N（0.2kgf）的界线显微硬度为基体硬度加30HV，除非工艺/图纸另有规定；⑤试验力为0.9807N（0.1kgf）（HV0.1），极限硬度值HG一般规定为基体硬度加30HV。

特殊情况下，经有关方协议，也可采用其他试验力的显微硬度和极限硬度值；⑥试验力为0.9807（0.1kgf）（HV0.1），特殊情况下，经有关方协议，也可采用其他试验力的显微硬度和极限硬度值；⑦测量方法有硬度法和金相法两种，采用哪种测量方法应预先规定。

硬度法规定采用试验力为2.94N（0.3kgf）的维氏硬度，从试样表面测至比基体硬度高50HV处的垂直距离为渗氮层深度，对于渗氮层硬度变化很平缓的钢件（如碳钢、低碳低合金钢制件）可从试样表面沿垂直方向测至比基体维氏硬度值高30HV处。

渗碳层深度渗碳层深度(Carburized case depth)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)的垂直距离。

渗碳层(Carburized case)就是指渗碳工件含碳量高于原材料的表层。

某渗碳层深度的测量有维氏硬度法、断口法与金相法。

维氏硬度法直接反映了零件的力学性能(硬度),就是国家标准指定的唯一仲裁方法,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,通过分析热处理后的组织来判定渗碳层的深度,就是生产中常用的测试零件渗碳层深度的方法。

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的距离应用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的主要区别在于低碳钢比合金钢渗层中的碳浓度要低,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的碳浓度,其由表及里逐渐减小,退火状态的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的两端各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 的情况,开展了渗碳后热处理工艺、组织与深度测试的分析与探讨[1]。