渗碳渗氮硬化层深度测量
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渗碳/渗氮/硬化层深度测量
目的
检查构件经过表面渗碳、渗氮或硬化处理后，渗透深度及组织变化情况。
应用范围
渗碳、渗氮、脱碳、碳氮共渗等表面处理钢件，经感应淬火的钢件。
测试步骤
取样→清洗→镶嵌→研磨→抛光→微蚀→观察
依据标准
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典型图片
渗氮层深度检测渗碳层深度检测
简介
美信检测是一家具有CNAS和CMA资质认证的第三方检测机构，提供检测服务
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●形貌观察与测量●显微结构分析●表面元素分析●表面异物分析
●成分分析●力学性能测试●热学性能测试●焊接工艺评定
●CT扫描●无损检测●切片分析●阻燃性能测试
●油品检测●清洁度测试●可靠性测试●失效分析
●配方分析●有毒物质检测●涂镀层厚度......。
硬化层深度测定1
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硬化层深度表示方法
(一).硬化层深度单位以mm表示,小数点第一位以下采四舍五入. (二).硬化层深度的表示符号,如表所示. 测 硬化层深度 微小维克氏硬度 定 方 法 巨观检视 腐蚀试验法
硬 度 试 验 测 定 方 法 洛氏硬度
高调波淬火 有效硬化层深度
火焰淬火 有效硬化层深度 高调波淬火 有效硬化层深度 火焰淬火 有效硬化层深度
氮化层深度及实用氮化层深度的表示方法: 1.1-氮化层深度及实用氮化层深度,单位以mm表示,取至小数点以下第二位. 1.2-氮化层深度较浅时,也可使用µm表示,但须于数字尾端加上单位. 备注: 1.ND:表示氮化层深度.参考(Nitrided case depth) 2.△:表示硬度测试的荷重,其单位为kgf. 3.M :表示金属显微组织(Microstructure). 4.T :表示全氮化层深度(Total Depth). 5.P :表示实用氮化层深度(Practical Depth).
表面硬度HMV(0.5)872 心部硬度HMV(0.3)126 0.1mm 800 0.2mm 846 0.3mm 761 0.4mm 621 0.5mm 400 0.6mm 309 0.7mm 201
硬化层深度表示方法
(一).硬化层深度单位以mm表示,小数点第二位以下采四舍五入. (二).硬化层深度的表示符号,如下表所示.
43.6 53.0 55.9 58.5 62.5 63.6 37.1 46.4 53.7 53.6 61.4 60.9
61.2 68.7 71.4 71.6 73.6 72.3 55.1 64.2 69.9 69.1 62.6 71.1
钢铁零件渗氮层深度测定和金相组织检验
钢铁零件渗氮层深度测定和金相组织检验钢铁零件是工业生产中常见的一种零部件，具有硬度高、耐磨损、抗腐蚀等特点，被广泛应用在机械、汽车、航空航天等领域。
然而，钢铁零件在使用过程中往往会受到高温、高压等环境的影响，使得表面渗氮层深度变化，金相组织发生变化，从而影响其性能。
因此，对钢铁零件渗氮层深度和金相组织进行检验是非常重要的。
本文将从钢铁零件渗氮层的深度测定和金相组织检验两个方面进行探讨。
1.渗氮层深度测定渗氮层深度是指在一定条件下，氮渗入钢铁表面形成的一层具有一定深度的硬化层。
一般来说，渗氮层的深度越大，表面硬度就越高。
因此，准确测定渗氮层深度对于评估钢铁零件的质量和性能具有重要意义。
（1）金相显微镜观察金相显微镜是一种用途广泛的显微镜，它可以通过放大样品的表面，观察样品的金相组织以及渗层的深度。
通常情况下，我们需要对待测样品进行金相腐蚀去除渗氮层外的材料，然后使用金相显微镜进行观察和测定。
通过金相显微镜观察，可以直观地了解渗氮层的深度和金相组织的情况。
（2）硬度测试硬度测试是测定材料硬度的一种重要方法，它可以间接地反映材料的强度、耐磨性等性能。
在测定渗氮层深度时，通常会使用洛氏硬度计或者维氏硬度计进行测试。
通过硬度测试，可以确定渗氮层的硬度值，从而间接推断出渗氮层的深度。
2.金相组织检验金相组织检验是通过显微镜观察金相组织的形貌和结构，以评定材料的性能和质量。
对于钢铁零件而言，金相组织检验可以直观地了解材料的组织结构和性能特点，为进一步的工艺控制和质量评价提供重要依据。
（1）金相显微镜观察金相显微镜是进行金相组织检验的重要工具，通过金相显微镜观察，可以清晰地看到材料的晶粒结构、相界分布等情况，从而评定材料的性能。
在进行金相组织检验时，需要对待测样品进行精细的金相腐蚀处理，然后使用金相显微镜进行观察和分析。
（2）显微硬度测试显微硬度测试是测定材料微区域硬度的一种方法，它可以在金相显微镜下通过测定微区域的硬度值，直接了解材料的硬度分布情况。
金相法测量渗碳(碳氮共渗)齿轮的有效硬化层深度
金相法测量渗碳(碳氮共渗)齿轮的有效硬化层深度常州齿轮厂(213001)陈秋明张永年汽车、拖拉机齿轮大多采用渗碳或碳氮共渗淬火的表面热处理，以提高齿轮的耐磨、抗疲劳强度等性能。
国内汽车、拖拉机齿轮制造行业对此类齿轮的检验，过去一直采用金相法测量渗层深度。
随着与国际标准的接轨，我国新制订的国家标准ZBT04001-88及QCn29018-91中明确规定应采用显微硬度法测量渗层的有效硬化层深度。
勿用置疑有效硬化层深度更能代表齿轮渗碳(碳氮共渗)淬火处理后的综合机械性能，但国内大多数齿轮生产厂家由于老标准应用的时间较长，已形成了习惯，对新的标准还不完全适应；另有少数工厂不具备检测有效硬化层深度的条件。
在生产过程中的炉前试块检验，用金相法测量渗层深度与有效硬化层深度有明显的差异，用有效硬化层测量深度对试样的要求高，且检验周期长，不适合炉前快速检验，那么我们是否可找出一种既简便、又与有效硬化层深度有对应关系的金相测量方法呢?针对此问题，我厂进行了大量对比实验，实验证明可采用测量50%铁素体处距表面的距离来确定有效硬化层深度。
1测量方法的制订有效硬化层深度的定义是从零件表面到维氏硬度值为550HV处的垂直距离。
从定义中我们知道，有效硬化层深度取决于渗层中的硬度分布，而硬度分布是与渗层中各处的含碳量密切相关的。
我们从齿轮渗碳(碳氮共渗)热处理工艺特点考虑，在正常淬火的条件下渗层淬火组织应为马氏体，渗层中各处的硬度取决于原材料的淬透性和碳浓度分布。
当材料一定时，对应于550HV处的含碳量也应该是一定的。
我厂渗碳(碳氮共渗)齿轮所用材料为20CrMo或20CrMnTi，经渗碳(碳氮共渗)之后，对应于550HV处的碳浓度约为0.35%～0.40%，从理论上讲，相对应的平衡组织中铁素体与珠光体的比例是一定的，铁素体大约占50%～56%，在金相检验中，50%铁素体比较容易区分，故我们试用金相法，测量50%～56%铁素体处至表面的距离定为有效硬化层深度。
硬度法测定渗氮层深度结果的测量不确定度评定
硬度法测定渗氮层深度结果的测量不确定度评定刘松【摘要】The sources of measurement uncertainty for nitrided case depth with hardness method are analyzed. Moreover, the measurement uncertainty of nitrided case depth is evaluated in detail by synthetic evaluation method. The influences of boundary Vickers hardness value one-valuation of measurement uncertainty for nitrided case depth with hardness method are emphasized in the study. The results show that measurement uncertainty of the whole nitrided case depth is significantly less than the effective nitrided case depth in the same test condition and method. The reason is that the uncertainty component introduced by test repeatability of measurement results is the main sources for the whole nitrided case depth measurement uncertainty; however, the main sources for the effective nitrided case depth measurement uncertainty are introduced by the boundary Vickers hardness values. The influence of indexing table and verticality deviation movement on the measurement results should be con-sidered when evaluating measurement uncertainty for nitrided case depth with hardness method.%主要以综合评定法对硬度法测定渗氮层深度结果的测量不确定度来源进行了分析，分别讨论了硬度法测定总渗氮层和有效渗氮层深度由于界限硬度值要求不同，导致引入的标准不确定度分量不同，并对每个标准不确定度分量进行了评定。
渗碳淬火硬化层深度检测标准
渗碳淬火硬化层深度检测标准渗碳淬火是一种常用的表面处理方法，用于提高金属材料的硬度和耐磨性。
在渗碳淬火过程中，碳原子会渗透到金属表面，并与金属原子结合形成碳化物，从而形成硬化层。
硬化层的深度是评估渗碳淬火质量的重要指标之一。
渗碳淬火硬化层深度的检测标准主要有以下几种方法：1. 金相显微镜观察法：这是一种常用的检测方法，通过金相显微镜观察样品的横截面，可以清晰地看到硬化层的深度。
通常，硬化层的深度应符合相关标准要求。
2. 显微硬度计测量法：显微硬度计是一种常用的硬度测试仪器，可以测量材料的硬度。
通过在硬化层上进行一系列硬度测试，可以确定硬化层的深度。
通常，硬化层的深度应达到一定的数值范围。
3. 金相腐蚀法：金相腐蚀是一种将试样浸泡在特定腐蚀液中，以观察和测量试样表面的腐蚀情况的方法。
通过在硬化层上进行金相腐蚀实验，可以确定硬化层的深度。
通常，硬化层的深度应达到一定的腐蚀程度。
4. 电子显微镜观察法：电子显微镜是一种高分辨率的显微镜，可以观察到非常细小的结构。
通过在硬化层上使用电子显微镜观察，可以清晰地看到硬化层的深度。
通常，硬化层的深度应达到一定的微米级别。
以上是常用的渗碳淬火硬化层深度检测标准方法。
在实际应用中，可以根据具体情况选择合适的检测方法。
同时，还需要注意以下几点：1. 检测设备的准确性和精度：选择合适的检测设备，并确保其准确性和精度。
只有准确的检测结果才能有效评估渗碳淬火的质量。
2. 标准要求的合理性：检测标准应该合理，符合实际应用需求。
标准要求过高或过低都会影响渗碳淬火的质量评估。
3. 检测结果的可靠性：在进行检测时，需要保证样品的代表性和一致性。
只有可靠的检测结果才能准确评估渗碳淬火的质量。
总之，渗碳淬火硬化层深度的检测标准是评估渗碳淬火质量的重要指标之一。
通过选择合适的检测方法，并注意检测设备的准确性和精度，以及标准要求的合理性和检测结果的可靠性，可以有效评估渗碳淬火的质量。
这对于提高金属材料的硬度和耐磨性具有重要意义。
20钢铁材料渗层深度测定及组织检验
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。
钢的渗碳硬化深度的检测方法
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。
20钢铁材料渗层深度测定及组织检验.doc
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（9.807N）；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2.5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±0.25μm的范围内，每个压痕对角线的测量精度应在±0.5μm以内。
在适当条件下，可使用HV0.1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。
渗氮层、淬硬层、有效硬化层的硬度和厚度测试简介
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
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)
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。
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
渗碳层深度检验方法与选择
方法1、2、5都有相同的制样工序 方法5有两次回火，方法4需要磨床磨制试样，用时较长 2>1>3>4>5
准确性
1>4>5>3>2
选择与小结
关于几种检测方法的选择
首选-硬度法，因为：
渗碳淬火这一过程可以分解为渗碳和淬火两个单独过程；没有渗碳，淬火没有硬度；只有渗碳， 不淬火也没有硬度。渗碳、淬火是手段，硬度是目的，是工艺的最基本要求；
渗层更多考量渗碳结果，多用于评价二次淬火件渗碳质量 硬层更全面地评价渗碳及后序热处理的影响
渗层硬层检测方法
有多种检测方法，目前较为不同利益方能共同接受的是硬度梯度法， 简称硬度法
几种方法可以检测渗碳（渗碳淬火）工件的渗层（硬层），供参考 硬度法……..渗碳淬火后工件达到某一硬度值的深度 金相法……..工件表层达到（过）共析组织的深度 剥层法……..工件表层碳含量达到某规定值的深度 光谱分析法..工件表层碳含量达到某规定值的深度 Ms点法…….不同碳含量的组织转变温度不同的原理
在表中找出定义的碳含量点对应的深度值 如：图中0.8%浓度渗层约为3.4mm，
0.5%浓度渗层约为5.9mm
5. MS点法
此为轴承行业某知名公司独创的方 法，不方便透露过多
为保证试样能淬火时淬透，将渗碳 后（未淬火回火）的工件截取46mm厚度的截面
正常进行淬火
在两个不同的温度段分别进行回火
制样腐蚀并用卡尺根据试样腐蚀后 颜色不同区域测量此处距离表面的 距离，判定到达某一碳含量的渗碳 深度
Know-How : 不同碳含量的淬火马氏体转变为回 火马氏体的温度不同，想要知道具体数值需要 对同一钢种积累大量实验数据才行。一般公司 无法实现，但此方法值得学习材料的人去学习。