1、第六章第一节金相检测方法一、金相试样的制备知识二、热处理常用金相检验标准一、金相试样的制备知识1.取样1)试样大小和金相磨面的选择应视试验要求而定，必须具有代表性。2)检验钢材或产品损坏情况时，取样应包括损坏部位在内。3)低硬度材料的取样(35HRC)，可用锯床或手锯切割。4)小型、薄型试样或要保留边缘的化学热处理试样要用镶切机镶嵌后磨制。2.试样的磨制一、金相试样的制备知识(1)粗磨对于不同材料的各种试样应采用不同的粗磨方法。(2)细磨细磨主要是消除粗磨时遗留下来的较深磨痕，一般分手工磨和机械磨两种。3.试样的抛光(1)抛光材料一般选用Al2O3、Cr2O3作为抛光粉，粒度为800#1000
2、#。(2)抛光织物粗抛用帆布，细抛用丝绒、呢绒等。4.试样的浸蚀与保存期1)试样在浸蚀前应彻底洗净，表面不得有油污及指印。一、金相试样的制备知识2)试样在浸蚀时应在浸蚀器具中摇动，磨面不要与器具底接触。3)浸蚀时，以试样表面略显颜色即可，宁可浸蚀浅些，不要浸蚀深了再抛光。4)常用的浸蚀剂有：体积分数为2%10%硝酸酒精溶液(一般以4%最常用)，用于显示马氏体、索氏体、碳化物形状、高速钢淬火与回火组织。二、热处理常用金相检验标准表6-1热处理常用金相检验标准二、热处理常用金相检验标准表6-1热处理常用金相检验标准1.晶粒度的评定二、热处理常用金相检验标准(1)测量计算法将一组已知长度的同期心圆(
3、直径分别为?79.58mm、?53.05mm、?26.53mm，周长总和为500mm，线的宽度小于或等于0.01mm)刻在透明塑料板上，覆盖在显微照片上或放在显微镜的毛玻璃屏上(最好是做成刻线片放在可以调焦的目镜内)，为保证测定的晶粒度级别误差在0.3以下，应调节图像的放大倍数，使测试线能在每个视场中与15个以上的晶粒相交截。(2)面积法面积法是通过统计给定面积内晶粒数来测定晶粒度的。(3)对比法对比法是采用100倍的显微镜下图像与标准评级图对比来评定晶粒度。二、热处理常用金相检验标准图6-1系列1晶粒大小标准二、热处理常用金相检验标准图6-2评级图(比原图缩小6/10)二、热处理常用金相检验
4、标准表6-2不同放大倍数下晶粒度的关系2.珠光体球化组织的评定(1)珠光体球化评定标准球化标准图片均列于各钢材的技术条件中。二、热处理常用金相检验标准表6-3碳素工具钢珠光体球化合格级别(2)评定方法1)试样必须是退火状态。2)试样经磨光抛光后，使用体积分数为4%的苦味酸酒精溶液浸蚀，也可以使用体积分数为2%4%的硝酸酒精溶液浸蚀，但效果差一些。第二节热处理误差分析一、调质主要缺陷产生的原因及补救方法二、渗碳存在的主要缺陷和补救方法三、感应加热淬火缺陷的分析及预防方法一、调质主要缺陷产生的原因及补救方法1.强度偏高而韧性偏低1)淬火合格，但回火温度偏低或回火保温时间不足。2)淬火硬度不足或有软
5、点，但回火工艺恰当。2.强度偏低而韧性偏高1)淬火合格，但回火温度偏高，适当降低回火温度即可。2)淬火不合格，无论怎样回火都不能保证获得良好的综合力学性能。3)淬火硬度不足或有软点，回火工艺不当。3.力学性能严重偏离或因严重变形而开裂一、调质主要缺陷产生的原因及补救方法(1)材料选择不当或混材应根据淬透性曲线正确选择材料，防止异种钢材混杂。(2)淬火、回火工艺均不当应进行工艺试验决定淬火、回火工艺。二、渗碳存在的主要缺陷和补救方法1.渗碳层出现网状碳化物(1)造成这种缺陷的主要原因是表面碳浓度过高渗碳剂输入过量，使表面层的碳浓度偏高，提高了表层与过渡层的碳势梯度，当表层碳原子的扩散速度越来越慢
6、时，表层便产生不能溶入奥氏体的碳沿晶界分布，成为网状碳化物，此时炉膛内常伴有较多炭黑产生。1)滴注式渗碳，滴量过大。2)控制气氛渗碳，富化气太多。3)固体渗碳的催碳剂加入过多。4)液体渗碳，盐浴氰根含量过高。5)渗碳层出炉空冷，冷速太慢。二、渗碳存在的主要缺陷和补救方法(2)预防和补救方法严格按工艺规定输入渗碳剂，及时清理炉膛内积炭；夏天室温高时，渗后空冷件可吹风助冷；通过一次预先淬火消除碳化物网。2.渗层出现大量残留奥氏体(1)缺陷产生的原因1)奥氏体较稳定，奥氏体中碳及合金元素的含量较高。2)回火不及时，奥氏体热稳定化。3)回火后冷速太慢。(2)预防和补救方法1)表面碳浓度不宜太高。二、渗
7、碳存在的主要缺陷和补救方法2)降低直接淬火或重新加热淬火温度，控制心部铁素体的级别应小于或等于3级。3)低温回火后快冷。4)可以重新加热淬火，冷处理；也可以高温回火后重新淬火。3.渗碳层表面退碳1)渗碳后期炉膛内碳势过低，在高温下使已渗入碳的浅表层进入低碳势的炉气之中被烧损。2)井式渗碳炉渗碳零件出炉、入缓冷坑时，未及时排除坑内空气，无有效的防止零件在继续冷却过程发生氧化退碳的措施。二、渗碳存在的主要缺陷和补救方法3)采用渗碳、降温、出炉空冷的工艺方法，发生氧化退碳。4.渗碳层深度不足1)温度对渗碳速度影响显著，如炉温偏低或炉内各个区域温差较大，尽管保温时间充足，却仍不能达到渗碳层深度要求。2
8、)装炉零件总表面积过大，正常的渗碳剂分解后碳势不能满足大面积渗碳需求；或装炉零件总表面积虽合适，但渗碳剂的通入量偏少，碳不能正常渗入。3)炉压过低，即使炉温和渗碳剂供给均正常，在规定的时间内仍达不到相应的渗碳深度。二、渗碳存在的主要缺陷和补救方法4)工件表面有氧化皮或积炭。5.渗碳层淬火后出现托氏体组织(黑色组织)1)控制炉气中的介质成分，降低含氧量。2)用喷丸可以进行补救。3)提高淬火介质冷却能力。6.渗碳层深度不均匀1)炉膛内各区温度控制差异较大，应校准炉内各区炉温。2)零件装炉方式严重阻碍渗碳气体的流通和循环，可参照第三章第四节“渗碳的工艺方法”中的内容合理装载零件。二、渗碳存在的主要缺
9、陷和补救方法3)通风机组风力小，应采取措施保证气氛流动通畅。7.渗碳层深度合格但无共析层1)渗碳剂输入总量不足，应保证渗碳所需渗碳剂的正常供给量。2)滴注式渗碳的滴定器滴量不稳定或滴定管不垂直，导致在渗入口直接烧结成炭黑，调整滴定器，使渗剂直接进入炉膛而不是沿管壁渗入炉膛。8.渗碳层深度超过技术要求(1)渗碳温度太高或保温时间太长采取工艺措施，适当降低渗碳温度及缩短保温时间。二、渗碳存在的主要缺陷和补救方法(2)试样抽样时间没掌握好严格掌握抽样时间和控制整个渗碳时间。9.渗碳零件变形量过大10.过热(1)产生的原因1)渗碳时过热或淬火加热时过热，使晶粒长大，脆性增加。2)渗碳时过热，不但表层含
10、碳量增加，同时碳化物也增加，出现莱氏体。(2)预防和补救的措施1)采用正火，使晶粒细化。二、渗碳存在的主要缺陷和补救方法2)盐炉加热淬火，工件不能紧靠电极。3)检查仪表是否失灵。三、感应加热淬火缺陷的分析及预防方法1.硬度不足或软点、软带(1)淬火件含碳量过低应预先化验材料化学成分，保证淬火件wC大于0.4%。(2)表面氧化、脱碳严重淬火前要清理零件表面的油污、斑迹和氧化皮。(3)球墨铸铁件原始组织中珠光体量太少球墨铸铁件感应加热淬火前需正火处理，使珠光体体积分数大于70%。(4)加热温度太低或加热时间太短正确调整电参数和感应器与工件间的相对运动速度，以提高加热温度和延长保温时间。三、感应加热
11、淬火缺陷的分析及预防方法(5)感应圈高度不够或感应器中有氧化皮适当增加感应器高度，经常清理感应器。(6)汇流条之间距离太大调整汇流条之间距离为13mm。(7)零件旋转速度和零件(或感应器)移动速度不协调而形成软带调整零件转速和零件(或感应器)移动速度，当零件移动速度为124mm/min时，零件转速n=60r/min即可避免淬火软带的形成。(8)冷却水压力太低或冷却不及时增加水压，加大冷却水流量，加热后及时喷水冷却。三、感应加热淬火缺陷的分析及预防方法(9)零件在感应器中位置偏心或零件弯曲严重调整零件和感应器的相对位置，使各边间隙相等；若是零件弯曲厉害，淬火前应进行校直处理。(10)淬火介质中有
12、杂质或乳化剂老化更换淬火介质。2.淬硬层深度不足(1)频率过高导致涡流透入深度过浅调整电参数，降低感应加热频率。(2)连续淬火加热时零件与感应器之间的相对运动速度过快可采用预热加热淬火。(3)加热时间过短可以返淬，但返淬前应进行感应加热退火。三、感应加热淬火缺陷的分析及预防方法3.淬硬层剥落4.淬火开裂(1)钢中碳和锰的含量偏高碳和锰的含量不应超过上限。(2)钢中夹杂物多、呈网状或成分有偏析或含有害元素多对于高碳钢或高碳合金钢感应加热淬火前需进行球化退火，检查非金属夹杂物含量和分布状况，毛坯须进行反复锻造。(3)倾角处或键槽等尖角处加热时出现瞬时高温而淬裂轴端留非淬区；尖角倒圆，淬火前用石棉绳
13、或金属棒料堵塞沟槽、孔洞。三、感应加热淬火缺陷的分析及预防方法(4)冷却速度过大而且不均匀降低水压，减少喷水量，缩短喷水时间。(5)淬火介质选择不当改用冷却能力低的淬火剂。(6)回火不及时或回火不足淬火后应及时回火，淬回火之间的停留时间，对于碳钢或铸铁件不应超过4h，合金钢不应超过0.5h。(7)材料淬透性偏高可以选用冷却速度慢的淬火介质。(8)返修件未经退火或正火返修件必须经过退火、正火后，才能再次感应加热淬火。三、感应加热淬火缺陷的分析及预防方法(9)零件结构设计不合理或技术要求不当建议设计部门修改不合理的结构设计，提出切实可行的工艺要求。5.淬火畸变(1)轴杆类零件1)硬化层不均匀，通常
14、零件弯向淬硬层较浅或无淬硬层一侧。2)长条形零件淬硬层不对称。(2)齿轮1)圆柱齿轮内孔一般缩小0.010.05mm，外径不变或缩小0.010.03mm。三、感应加热淬火缺陷的分析及预防方法2)对于内外径之比小于1.5的薄壁齿轮，内孔和外径有胀大的趋向，双联齿轮呈喇叭口。3)齿形变化是齿厚一般表现为中间凹0.0020.005mm。4)公法线变化一般为0.020.05mm(淬油时倾向胀大，淬水时倾向缩小)。5)内孔键槽畸变。第三节热处理质量检测训练实例1.原理2.锉刀的选用3.硬度判断方法4.操作方法举例5.操作时注意事项1.原理2.锉刀的选用表6-4标准锉刀硬度级别(GB/T133211991
15、)不推荐使用。2.锉刀的选用表6-5标准试块硬度级别3.硬度判断方法1)锉刀在被检零件表面打滑，表示其硬度大于或等于锉刀的硬度。2)锉刀刚能锉动，锉屑少，表示其硬度接近或略低于锉刀的硬度。3)锉刀锉较低硬度零件表面时，靠锉后阻力的大小来判断被测零件表面的硬度。4.操作方法举例图6-3用锉刀检查工件硬度4.操作方法举例1)当不知道被测工件的硬度时，可先用一把已知硬度为60HRC的标准锉刀试锉，工件能被锉动，再用一把55HRC的标准锉刀接着锉，如工件未能被锉动，锉刀在工件上打滑，此时可再用一把58HRC的标准锉刀来锉，锉刀稍微锉动划出道痕，此时可判定工件的硬度就是58HRC。4.操作方法举例2)当
16、已知工件的热处理状况，则可初步判断工件的大致硬度范围，此时可准备几把淬硬锉刀和几块标准硬度块，先用锉刀锉动工件，并按手感和工件上的锉痕初步锉测出硬度值，并用同一把锉刀再去锉已知硬度的标准试块，可比较二者的锉痕以及手感来确定被测工件的硬度。5.操作时注意事项1)锉刀锉动工件的部位不能影响工件的精加工尺寸。2)锉刀锉检工件所加的压力应与加在标准硬度块上的压力相同，否则将会影响检测的精度。3)锉刀锉检时，锉刀以及工件都不得有油腻，因为油腻会使锉刀打滑，减低锉刀刻划能力。4)锉刀使用过程中应经常用标准硬度块校验，并保持锉刀齿部锋利的一致性，以确保检验硬度的准确性。复 习 思 考 题1.简述金相试样的制备过程。2.简述晶粒度的评定方法。3.简述珠光体球化组织的评定方法。4.简述调质主要缺陷的产生原因及补救方法。5.简述渗碳存在的主要缺陷和补救方法。6.简述感应加热淬火的缺陷产生原因及预防方法。
