钎具产品渗碳质量检查方法

王  晨

西北矿冶研究院  甘肃  白银  

[摘要]：深孔凿岩钎杆、钎尾、连接套要求表面耐磨损，抗冲击疲劳；因此，这些零件都要求渗碳淬火处理。如何控制渗碳淬火的质量？国外一些发达国家的厂家，各自都有严格的质量检查方法；现将我院渗碳零件的质量控制检查方法介绍如下；以供我国钎具行业的同仁参考。

[关键词] 渗碳  质量控制  检查方法

一、普通随炉试块

常规尺寸为φ16-20mm试捧；也可以是长100mm，在某一边的中点加工有槽的矩形棒。有时也使用较大的试块，试块材料一般用普通钢或低合金钢。在要求工件材料、试块材料一致的情况下，主要考虑使用合金渗碳钢。

试块随炉料一起渗碳和淬火；当炉料还保留在料架上的时候，马上破断试棒，并从断口检查渗层深度。一般通过肉眼观测断口就可确定渗层。此外还使用2-5%的硝酸酒精溶液浸蚀断口，这样能更准确的检查断口，确定出渗碳层。

通过随炉试块的检查，可保证渗碳零件的批料达到规定的渗碳层；确保工件按其设计要求执行工艺过程。此外，通过测定表面硬度可以进一步检查表面的高碳层；根据这些检查数据，就可对下一批料进行工艺调整。

放在每一批炉料中的试块数量可以不同。在一些情况下，可使用几个试块；在另一些情况可只使用一个试块，主要根据渗碳零件的具体情况决定。

二、特种试验块

这类试块是按其工艺要求伴随特定的工件，用以测定渗层深度。它们一般是与工件同一熔炼炉号的钢材加工而成的。在渗碳期间尽可能放置在靠近工件的地方。试块尺寸和形状不要求和随炉试块一致；而主要取决于所提供的试验材料的形状，如棒材、料头等。渗碳之后的检查内容与随炉试块完全相同.

三、碳量梯度试块

一般尺寸是1寸（最小直径）×4寸（长度）的棒；或者是1.25寸（直径）×1寸（厚度）的园片。通常用可代表炉料的一类钢加工而成。如果使用不同的钢种，最后对碳梯度的试验数据要给予调整，以便弥补不同钢种渗碳引起的差异。

测定碳量梯度时一般有两种方法：a、分层剥离铁屑化学分析法；b、光谱仪碳量分析法。现将两种方法介绍如下：

a,分层剥离铁屑化学分析法：采用1寸（最小最径）×4寸（长度）的园试棒。为了容易加工，渗碳后的试棒要在600℃亚临界退火；然后从表面开始剥层，每层厚度为0.005时。为了保证测定梯度曲线的准确，必须做到：棒直、夹牢靠、剥离的各层铁屑要标明切削深度和批料编号，不可混乱。此外车削时要小心避免切屑的过热和氧化；不使用冷却液体。另外每一个铁屑样品的碳含量代表的是该层的平均碳量，因此在最后描绘曲线时，碳量的描绘点必须对准该层的中心坐标描点。

b、光谱仪碳量分析法：

采用1.25（直径）×1寸（厚度）园片试块。一般不退火，直接在光谱仪上打出火花进行碳分析，然后在园片试块上，磨去一个规定好的厚度，再打火花分析碳量，依此类推，直到完全通过渗碳层为止。这样，用光谱仪分析的每一个碳量数值就代表了不同深度层的碳含量，这样就可把这些数据直接绘制成样度曲线。如果测定的碳梯度曲线不符合技术标准，就必须考虑下面的两个主要的问题：

a、不符合技术标准的碳量分布能否使热处理零件报废？应采取什么样的措施，能弥补这个质量问题？b、这一问题是什么原因造成的？应该做怎样的工艺改进才能避免这一事故？

四、拉伸试棒和冲击试条

拉伸试棒和冲击试条的材料必须与它所代表的工件是同一熔炼炉次的钢。拉伸试棒的长度约12寸（306mm），也可以是7寸（178mm）；冲击试条长度是5寸（128mm）；每一个试棒和试条都车削成0.75寸（19mm）的直径；之后，再进行脱脂，用一种防渗剂覆盖；然后伴随工件经过渗碳处理和淬火处理。最后，拉伸试棒按照标准加工成最终的尺寸形状。冲击试条按照标准加工成最终的尺寸形状。对于4%NiCr钢之类的特种渗碳钢，在尺寸规格范围，可能产生很高的强度，因此在最后渗碳后，加工会出现困难问题。对于这一类钢，在试棒坯料被渗碳和淬火之前，就可粗加工到接近最终尺寸，这样就减少了试棒最后的加工量。

虽然试棒在渗碳淬火之后提供了很理想的数据，但这些数据并没有提供该批零件心部的拉伸强度和韧性的试验值；它仅可以作为工艺过程的监督参考资抖。

五、质量抽查试验块

当渗碳处理大批量的较小工件时，可以从每批零件安排抽查一个零件，做破坏检查。这可以是用户规定的抽查形式；也可以是一种内部质量检查方法，这种抽查的内容，要求项目，可包括下面的一些内容：

a、遍及整个横切面的硬度检查，重点是表面附近的硬度测量。

b、包括显微结构、晶粒尺寸、光洁度评定在内的金相检查。

c、拉力试验和冲击试验，多半是微型试棒。

d、由锻造或冲压引起的晶粒流变。

e、穿过表面层的残余应力测定。

这几项试验内容的每一项都要做到。其目的是建立这些试验资料与其他工艺试验资料的相互关系。

如果前述（一、二、三、五）项渗碳试块的金相检查证明：有不合技术标准的质量问题，在以后的渗碳工艺过程中，要对这些问题采取措施。有关试块代表的这一批量，将根据问题的性质和程度决定其是否废弃。如果过量的残余奥氏体是主要问题，可以通过冷冻处理或多或少给予补救。另外，碳化物可以造成磨削质量问题。因此，必须对磨削加工和表面质量特别注意。在很多情况下，工件表面严重的碳化物集中，往往是零件报废的原因。

渗碳零件的最终检查一般包括下述内容：

a、表面硬度符合规定的技术标准（最多到100％检查）。

b、所有零件尺寸规格达到标准。

c、表面粗造度符合技术条件。

d、没有磨削产生的渗破层变薄超差；在零件园角处没有严重的磨削台阶。

e、磨削表面不存在由萤光技术探测到的磨削裂纹和由浸蚀探测到的氧化斑痕。

f、表面没有肉眼可见的非金属夹杂物破坏斑点；在表面以下1.5mm范围内，不存在由磁粉探测法检查到的缺陷。

g、通过5MH8复合双压力波超声探头检查没有亚表面裂纹。

通过渗碳零件的各种检查资料，可以得到下述的一些资料：1.设计渗碳层与实际渗碳层、渗碳时间的关系。2.设计表面碳量和实际表面碳量、控制参数间的关系。3.成分、淬透性、CCT曲线与变形的关系（针对相同工件长时间的工艺操作）。4．残余奥氏体百分含量与硬度的关系。5.各种钢材内氧化深度与渗层深度关系。6.通过浸蚀得到的渗层深度和由硬度横切曲线得到的渗层深度的关系。7.在冷冻处理前后的硬度变化关系。8.钢的成分的波动情况。